Чем отличается коллекторный мотор от бесколлекторного: Страница не найдена —

Содержание

Коллекторный или бесколлекторный двигатель радиоуправляемой модели, выбираем электродвигатель машины на р/у или квадрокоптера.

Опубликовано: 28 августа 2014

Всем привет, сегодня мы расскажем о разнице между коллекторным и бесколлекторными двигателями.

Перед покупкой радиоуправляемой модели с электроприводом, необходимо определиться с выбором электродвигателя, которые бывают двух типов: коллекторные и бесколлекторные двигатели.

Основная разница для потребителя: коллекторные двигатели более дешевые, но модели с такими двигателями развивают меньшую скорость. Бесколлекторные двигатели – более дорогие, но способны развить большую скорость, а также более износостойкие. Далее немного подробнее:

 

Коллекторный двигатель для радиоуправляемых моделей

Обладает щеточно-коллекторным узлом, благодаря которому происходит движение модели.

Коллектор, это ни что иное, как набор контактов, находящихся на роторе и расположенные вне ротора щётки (скользящие контакты).

Работа такого двигателя достаточно проста. С помощью постоянного тока от источника (аккумулятор, батарея) подаётся напряжение и модель начинает двигаться. Для изменения направления движения, например для езды назад, можно с помощью реле, поменять полярность подаваемого тока. Это один из самых простых механизмов, который из-за своей простоты является самым дешёвым, а КПД такого двигателя примерно 60%.

Основные преимущества:

  • Небольшой вес
  • Компактный размер
  • Стоимость двигателя
  • Ремонтопригодность

Недостатки:

  • Низкий КПД относительно бесколлекторного мотора
  • Максимальная скорость
  • Трение щеток об коллектор быстро перегревает мотор
  • Повышенный износ

Бесколлекторные двигатели для радиоуправляемых моделей

Данные моторы состоит из ротора с постоянными магнитами и статора с обмотками, За счёт такой конструкции, они являются более износостойкие, относительно коллекторных двигателей.
КПД таких двигателей доходит до 95% и обладают повышенной износостойкостью, но и повышенной ценой. 

Основные преимущества:

  • Повышенная максимальная скорость радиоуправляемой машинки (относительно коллекторного двигателя)
  • За счёт конструкции, более износостойкие
  • Конструктивно защищены от влаги, грязи и пыли

Недостатки:

  • Более высокая стоимость запчасти.
  • Более трудозатратный ремонт двигателя.

Взвесьте все за и против. И выбирайте ту модель, которая подойдет именно вам.

Варианты квадрокоптеров с бесколлекторными моторами

Какой двигатель лучше коллекторный или бесколлекторный

Главная » Разное » Какой двигатель лучше коллекторный или бесколлекторный

В чем разница между коллекторными и бесколлекторными моторами?

Вступление

Наверняка у каждого новичка, который впервые связал свою жизнь с электромоделями на радиоуправлении, после тщательного изучения начинки, появляется вопрос. Что такое коллекторный (Brushed) и бесколлекторный (Brushless) двигатель? Какой из них лучше поставить на свою радиоуправляемую электромодель?

Коллекторные моторы, которые так часто используются для приведения в движение электромоделей на радиоуправлении, имеют всего два исходящих питающих провода. Один из них «+» другой « — ». В свою очередь они подключаются к регулятору скорости вращения. Разобрав коллекторный мотор, вы всегда там найдете 2 магнита изогнутой формы, вал совместно с якорем, на который намотана медная нить (проволока), где по одну сторону вала стоит шестерня, а по другую сторону располагается коллектор, собранный из пластин, в составе которых чистая медь.

Принцип работы коллекторного мотора

Электрический ток (DC или direct current), поступая на обмотки якоря (в зависимости от их количества на каждую по очереди) создает в них электромагнитное поле, которое с одной стороны имеет южный полюс, а с другой стороны северный.

Многие знают, что, если взять два любых магнита и приставить их одноименными полюсами друг другу, то они не за что не сойдутся, а если приставить разноименными, то они прилипнут так, что не всегда возможно их разъединить.

Так вот, это электромагнитное поле, которое возникает в любой из обмоток якоря, взаимодействуя с каждым из полюсов магнитов статора, приводит в действие (вращение) сам якорь. Далее ток, через коллектор и щетки переходит к следующей обмотке и так последовательно, переходя от одной обмотки якоря к другой, вал электродвигателя совместно с якорем вращается, но лишь до тех пор, пока к нему подается напряжение.

В стандартном коллекторном моторе якорь имеет три полюса (три обмотки) – это сделано для того чтобы движок не «залипал» в одном положении.

Минусы коллекторных моторов

Сами по себе коллекторные моторы неплохо справляются со своей работой, но это лишь до того момента пока не возникает необходимость получить от них на выходе максимально высокие обороты. Все дело в тех самых щетках, о которых упоминалось выше. Так как они всегда находятся в плотном контакте с коллектором, то в результате высоких оборотов в месте их соприкосновения возникает трение, которое в дальнейшем вызовет скорый износ обоих и в последствии приведёт к потере эффективной мощности эл.

двигателя. Это самый весомый минус таких моторов, который сводит на нет все его положительные качества.

Принцип работы бесколлекторного мотора

Здесь все наоборот, у моторов бесколлекторного типа отсутствуют как щетки так и коллектор. Магниты в них располагаются строго вокруг вала и выполняют функцию ротора. Обмотки, которые имеют уже несколько магнитных полюсов, размещаются вокруг него. На роторе бесколлектоных моторов устанавливается так называемый сенсор (датчик) который будет контролировать его положение и передавать эту информацию процессору который работает в купе с регулятором скорости вращения (обмен данными о положении ротора происходит более 100 раз в секунду). На выходе мы получаем более плавную работу самого мотора с максимальной отдачей.

Бесколлекторные моторы могут быть с датчиком (сенсором) и без него. Отсутствие датчика незначительно снижает эффективность работы мотора, поэтому их отсутствие вряд ли расстроит новичка, но зато, приятно удивит ценник.

Отличить друг от друга их просто. У моторов с датчиком, помимо 3-х толстых проводов питания есть еще дополнительный шлейф из тонких, которые идут к регулятору скорости. Не стоит гнаться за моторами с датчиком как новичку так и любителю, т.к их потенциал оценит только профи, а остальные просто переплатят, причем значительно.

Плюсы бесколлекторных моторов

Почти нет изнашиваемых деталей. Почему «почти», потому что вал ротора устанавливается на подшипники, которые в свою очередь имеют свойство изнашиваться, но ресурс у них крайне велик, да и взаимозаменяемость их очень проста. Такие моторы очень надежны и эффективны. Устанавливается датчик контроля положения ротора. На коллекторных моторах работа щеток всегда сопровождается искрением, что впоследствии вызывает помехи в работе радиоаппаратуры. Так вот у бесколлектоных, как вы уже поняли, эти проблемы исключены. Нет трения, нет перегрева, что так же является существенным преимуществом. По сравнению с коллекторными моторами не требуют дополнительного обслуживания в процессе эксплуатации.

Минусы бесколлекторных моторов

У таких моторов минус только один, это цена. Но если посмотреть на это с другой стороны, и учесть тот факт что эксплуатация бесколлекторных моторов освобождает владельца сразу от таких заморочек как замена пружин, якоря, щеток, коллекторов, то вы с легкостью отдадите предпочтение в пользу последних.

dronomania.ru

Отличие бесколлекторного двигателя от коллекторного и какой лучше?


Бесщеточный двигатель vs щеточного двигателя

Уже несколько лет мы наблюдаем, как бесщеточный двигатель доминирует в индустрии передовых электродвигателей. Действительно ли имеет значение использовать бесщеточный мотор? Да, конечно. Между ними есть существенная разница.

Давайте посмотрим на основы двигателя постоянного тока. Двигатель постоянного тока — все о магнитах и ​​электромагнетизме.

Противоположно заряженные магниты притягивают друг друга. Основная идея двигателя постоянного тока заключается в том, чтобы удерживать противоположный заряд вращающегося компонента, притянутого к неподвижным магнитам (статору) перед ним, чтобы он генерировал постоянное притяжение.

 Это движение тяги вперед вызвано физическим поведением электромагнетизма.

Принцип работы мотора

Он основан на том принципе, что, когда токопроводящий проводник помещается в магнитное поле, он испытывает механическую силу, направление которой задается правилом левой руки Флеминга, а его величина определяется
силой, F = BI l  ньютон
Где B — магнитное поле / м2.
I — ток в амперах, а
l — длина катушки в метрах.
Сила, ток и магнитное поле находятся в разных направлениях.

Различия в конструкции щеточного и безщеточного двигателя

Щетки внутри электродвигателей используются для подачи тока на обмотки двигателя через контакты коммутатора. Бесщеточный мотор не имеет токоведущих коммутаторов. Поле внутри бесщеточного двигателя переключается через усилитель, запускаемый коммутирующим устройством, таким как оптический датчик.

В щеточном двигателе постоянного тока используется конфигурация витых проволочных катушек, якоря, действующего как двухполюсный электромагнит.  Направленность тока меняется дважды за цикл с помощью коммутатора, механического поворотного переключателя. Это облегчает протекание тока через якорь; таким образом, полюса электромагнита тянут и давят на постоянные магниты вдоль внешней стороны двигателя. Затем коммутатор меняет полярность электромагнита якоря, когда его полюса пересекают полюса постоянных магнитов.

В отличие от бесщеточного двигателя, в качестве внешнего ротора используется постоянный магнит. Кроме того, он использует три фазы катушек и специальный датчик, который отслеживает положение ротора. Когда датчик отслеживает положение ротора, он отправляет опорные сигналы на контроллер. Контроллер, в свою очередь, активирует катушки структурированным образом — одна фаза за другой.

Бесщеточный мотор преимущества и недостатки

Бесщеточный мотор гарантирует более длительный срок службы, поскольку на самом деле нет щетки, чтобы его изнашивать.  Они могут работать более 1000 часов. Безщеточные моторы более энергоэффективны, чем щеточные.

Однако они изначально стоят дороже, чем щеточные моторы. Вам также необходимо коммутировать устройства, такие как кодировщики и контроллеры.

Щеточный двигатель сильно шумит, тогда как их бесщеточные аналоги менее шумные. Бесщеточный двигатель также предлагает более высокое отношение крутящего момента к весу. Что еще? Нет необходимости иметь дело с ионизирующими искрами от коммутатора и электромагнитными помехами.

drongeek.ru

В чём разница между коллекторными и бесколлекторными двигателями

Большое количество людей увлекаются созданием электромоделей, где одним из основных элементов выступает электродвигатель. При этом сборка и эксплуатация таких устройств часто вызывает споры относительно того, какие именно моторы лучше использовать.

Ведь на выбор предлагаются коллекторные и бесколлекторные двигатели, у каждого из которых есть свои поклонники и противники. Чтобы попытаться определить лучший вариант, нужно изучить особенности, принцип работы, их сильные и слабые стороны. Это во многом поможет принять окончательное решение.

Электромоторчики входят в состав разного автомобильного оборудования, включая стеклоомыватели, стеклоподъёмники, вентиляторы охлаждения и отопления, дворники и пр. Но также широко применяются в других сферах и отраслях.

Двигатель коллекторного типа

Под понятие коллекторных двигателей попадают различные электромашины, где переключатель тока и роторный датчик по сути являются одним устройством. С его помощью обеспечивается качественное соединение цепей в неподвижном отсеке двигателя с рабочим ротором.

Внешний вид коллекторного двигателя

Конструкция включает в себя мощные щётки и непосредственно сам коллектор. Интересно и то, что коллекторный тип мотора обладает преимуществом в виде простоты ухода и эксплуатации, легко ремонтируется и долго служит. Но есть и недостаток, проявляющийся в малом весе при большом КПД. Изначально это может показаться преимуществом. Быстроходность вместе с малым весом вынуждают использовать дополнительно хороший редуктор, иначе нормально эксплуатировать моторчик не получится.

Если же машины подстроить под меньшие значения скорости, то моментально упадёт коэффициент полезного действия. Это, в свою очередь, негативно отразится на эффективности охлаждения.

Многих интересует, что же значит коллекторный двигатель. Фактически это электромашина переменного тока, способная с лёгкостью преобразовывать постоянный ток в механическую полезную энергию. При этом минимум одна обмотка соединяется с основным коллектором.

В зависимости от комплектации и входящих в состав моторчика компонентов, коллекторные двигатели (КД) могут применяться в игрушках, радиоуправляемых моделях и в автомобильных, выступая в качестве составляющего элемента системы охлаждения, вентиляции, стеклоочистителей, насосов омывателя ветрового стекла и пр.

Ведущим производителям удалось создать универсальные моторы коллекторного типа, которые способны функционировать на всех видах тока, то есть на переменном и постоянном. Они нашли широкое применение при создании электрических инструментов, бытовой техники, на ЖД транспорте. Их преимущество в небольшом весе и компактных размерах при достаточно адекватной цене.

Независимо от того, какая полярность у двигателя, этот электромотор будет всегда осуществлять вращения только в одном направлении, то есть в одну неизменную сторону. Это объясняется последовательным соединением роторным и статорных обмоток, что провоцирует одновременную смену полюсов. Потому момент всегда направлен в одну и ту же сторону.

Базовыми составляющими компонентами КД являются:

  • Двухполюсный статор, имеющий в своей основе постоянные магниты. В конструкции используются изогнутые магниты соответствующей формы;
  • Ротор трёхполюсного типа. Здесь также применяются специфические подшипники, обладающие эффектом скольжения;
  • Пластины из меди. Они применяются в роли щёток для двигателя коллекторного типа.

Набор действительно минимальный, потому встречается в основном в наиболее бюджетных и простых версиях коллекторных электромоторов. В их числе моторчики детских игрушек, которые не нуждаются в повышенной мощности.

Если вы хотите получить более качественный КД, тогда в его состав добавляют:

  • многополюсные роторы с подшипниками качения;
  • графитовые щётки;
  • четырёхполюсный статор на основе постоянных магнитов.

Чтобы добиться высокой эффективности, в состав КД включили несколько основных компонентов. А именно:

  • Коллектор. Фактически основообразующий элемент двигателя, вступающий в контакт с рабочими щётками. В итоге эти два компонента начинают распределять электроток по катушкам якорной обмотки;
  • Статор. Выступает в качестве неподвижной составляющей двигателя;
  • Якорь. Обязательный элемент коллекторных электромоторов. Внутри него индуцирует электродвижущая сила и проходит ток. Важно добавить, что якорем может выступать ротор и статор;
  • Индуктор. Особая система возбуждения, входящая в состав электромотора коллекторного типа. Служит для создания магнитного потока для того, чтобы вовремя создавать крутящий момент. На индукторе обязательно присутствует возбуждающая обмотка или постоянные машины;
  • Щёточки. Щётки входят в состав цепи, по которой следует электрическая энергия от поставщика к якорю. Щётки изготавливаются из высокопрочного графита. В зависимости от конкретного КД, моторчик оснащается 1 парой щёточек и более.

Вне зависимости от компоновки и входящих в состав элементов на основе тех или иных материалов, принцип работы у всех коллекторных типов двигателей остаётся одинаковым.

Принцип работы

Вам будет не сложно представить 2 магнита, у которых есть разные плюса. Попробуйте приставить их друг к другу одноимённым полюсом и посмотрите, что из этого получится. Вам не удастся соединить их, как бы ни старались. Но стоит соединить магниты разными полюсами, как создастся высокопрочное соединение. Именно этот эффект входит в основу работы и устройства коллекторных двигателей.

Схема электродвигателя коллекторного типа

Вы узнали про устройство КД. Теперь в процессе эксплуатации наверняка захочется узнать, как можно самостоятельно проверить коллекторный двигатель. Для этого следует разобраться в принципе его работы. Функционирует электромотор такого типа следующим образом:

  • электрический ток поступает на якорные обмотки;
  • в зависимости от того, сколько обмоток используется на моторе, ток поочерёдно поступает на каждую из них;
  • тем самым создаётся электромагнитное поле;
  • с одной стороны южный полюс, а с другой – северный;
  • магнитное поле, появляющееся в обмотках, вступает во взаимодействие с полюсами магнитов статора моторчика;
  • это позволяет привести в движение, то есть заставить вращаться якорь;
  • ток, проходя через коллектор и щёточки, приходит на следующую обмотку;
  • так происходит последовательно, в зависимости от числа якорных обмоток;
  • переходя с обмотки на обмотку, вал мотора вместе с якорем начинают вращаться;
  • вращение происходит до тех пор, пока есть источник напряжения.

В стандартных моторах коллекторного типа предусматривается использование трёхполюсного якоря. То есть он имеет 3 обмотки. Это позволяет двигателю не залипать в одном из положений.

Преимущества и недостатки

Нельзя отрицать тот факт, что коллекторные движки или же коллекторные электрические двигатели активно применяются в различных сферах и отраслях. В том числе они часто используются в автомобильном производстве.

Но для объективности нужно добавить, что КД используется не всегда и не везде, поскольку в конкретных ситуациях более эффективным и рациональным решением станет бесколлекторный электромотор.

Большой опыт в использовании КД позволяет выделить ряд сильных и слабых качеств эксплуатации такого типа электродвигателя.

Внутреннее строение коллекторного асинхронного двигателя

К основным достоинствам можно отнести следующие моменты:

  • Сравнительно небольшой показатель параметров пускового тока. Это заметно проявляется в ситуациях, когда коллекторные моторы устанавливаются в различную бытовую технику;
  • Такие электромоторы можно подключать напрямую к энергоносителю, то есть к сети. При этом исключается необходимость в использовании разного рода дополнительных и вспомогательных приспособлений;
  • Высокие показатели быстроходности;
  • Независимости от параметров сетевой частоты;
  • При наличии схемы управления устройство становится проще.

Но не стоит делать поспешные выводы. Сначала нужно взглянуть на имеющиеся минусы коллекторного двигателя. А именно:

  • Общие показатели коэффициента полезного действия снижены. Это обусловлено наличием индуктивности, а также потерь, необходимых для перемагничивания статора;
  • Максимальные показатели крутящего момента далеки от совершенства;
  • Сравнительно низкий уровень надёжности;
  • Относительно небольшой срок службы.

Специалисты выделяют один ключевой недостаток, характеризующий коллекторные типы электромоторов. Никто не спорит, что в коллекторниках очень удобно регулировать обороты. Но если они высокие, сразу же проявляют себя щётки. Причём не с самой лучшей стороны. Щётки всё время находятся в состоянии плотного прилегания к самому коллектору электромотора. При высокой скорости работы начинает их быстрый износ. С течением времени происходит засорение, результатом чего становится появление искр.

Постепенный износ щёток двигателя и всего узла коллектора с щётками способствует снижению общих показателей эффективности работы КД. То есть коллекторно-щёточный узел смело можно считать главным недостатком конструкции. Потому производители всё чаще отказываются от коллекторников, выбирая вместо них бесщёточные аналоги.

Главным конкурентом коллекторного типа электродвигателя выступает бесколлекторный аналог. Он имеет отличный от КД принцип работы, а также характеризуется своими сильными и слабыми сторонами.

Бесколлекторный мотор

Теперь можно поговорить о том, чем же коллекторный двигатель в действительности отличается от рассматриваемого бесколлекторного аналога.

Внешний вид двигателя бесколлекторного типа

Очевидная разница просматривается при изучении принципа работы бесколлекторного двигателя (БКД). Хотя часто бесколлекторный и коллекторный двигатель сопоставляют друг с другом, воспринимая их как конкурентов, по сути это два разных мотора. Потому и отличия между ними обязательно присутствуют.

Фактически БКД работает наоборот.

  • В конструкции не предусмотрено наличие щёток и самого коллектора, что становится очевидным уже исходя из самого названия;
  • Если говорить о магнитах, то в случае с бесколлекторником они размещаются обязательно вокруг вала. При этом магниты выполняют роль или функции ротора;
  • Обмотки с несколькими магнитными полюсами располагаются вокруг установленного ротора;
  • На роторе присутствует датчик. Он же сенсор. Его задача заключается в контроле положения ротора и передаче полученной информации на процессор;
  • Этот процессор работает параллельно с регулятором скорости, который отвечает за скорости вращения. Суммарно за 1 секунду обмен информацией происходит около 100 раз минимум.

Подобное устройство и принцип работы позволяет получить более плавный режим работы двигателя при его максимальной отдаче.

В случае с бесколлекторными электродвигателями они могут оснащаться датчиками или сенсорами, а также эксплуатироваться без них. Если датчика нет, это в определённой, но незначительной степени снизит эффективность работы всего электродвигателя.

Распознать БКД с сенсором и без него достаточно просто. Если у обычного двигателя присутствует 3 провода питания, то в моделях с датчиком дополнительно имеется шлейф, состоящий из тонких проводов. Он идёт от самого моторчика к регулятору скорости.

Преимущества и недостатки

Главный и неоспоримый плюс бесщёточных электромоторов заключается в практически полном отсутствии деталей, способных изнашиваться. Говорить о полном их отсутствии нельзя, поскольку роторный вал устанавливается на подшипники. Именно они всё же могут с течением времени износиться. Хотя даже у подшипников ресурс огромный. Плюс всегда можно быстро и без особого труда заменить подшипник в случае его износа.

Бесколлекторный бесщеточный электродвигатель в разборке

Такие особенности конструкции породили преимущества в виде надёжности, высокой эффективности и длительного срока службы. За счёт наличия датчика положения ротора улучшается его производительность и точность в процессе работы.

Вспомните недостаток коллекторных аналогов, где щётки искрятся и быстро изнашиваются, параллельно провоцируя помехи в процессе работы узла, механизма или машины, в которой установлен КД. В случае с бесколлекторными или бесщёточными моторами от такой проблемы удалось избавиться. Никаких искрений здесь не наблюдается.

Бесколлекторники не трутся, не перегреваются, что также справедливо относится к весомым достоинствам механизма. Дополнительное обслуживание в процессе даже очень активной эксплуатации тут не требуется.

Если же говорить про недостатки, то из существенного и всё равно условного можно выделить только один минус. Это более высокая стоимость. Минус условный по причине того, что при своей цене исключается необходимость в замене пружин, якоря, коллектора или щёток. Потому стоимость целиком и полностью себя оправдывает.

Далее уже можно сделать собственные субъективные выводы, отталкиваясь от приведённой выше информации.

drivertip.ru

в чем разница и что лучше

Наша жизнь немыслима без всевозможных механизмов. Это детские игрушки, бытовая техника сложная электроника, промышленное оборудование и т.п. Во всех этих приборах и устройствах применяются электродвигатели, работающие от различных источников питания. В этой статье мы решили рассмотреть, чем отличаются коллекторные и бесколлекторные двигатели, а также какой тип двигателей лучше и почему.

Коллекторные двигатели

Электродвигатели, используемые в детских игрушках, имеют небольшие габариты и малую мощность. Конструктивно коллекторный двигатель представляет собой два постоянных магнита, установленных на статоре, и ротор (якорь) с обмотками. Отметим, что на статоре могут быть и обмотки возбуждения, вместо постоянных магнитов.

К обмоткам подводится постоянное напряжение через ламели коллектора. Для подачи напряжения используются графитовые щетки. В двигателях малой мощности в качестве щеток применяются медные пластины.

Питаются коллекторные двигатели как от постоянного тока, так и от переменного. Для подключения питания они имеют два провода.

Бесколлекторные двигатели

Название электродвигателя говорит об отсутствии токосъемного устройства. Что является основной конструктивной разницей. Это позволяет снизить потери на трение и повысить мощность. При этом постоянные магниты смонтированы на роторе, а обмотки размещены на статоре.

Выпускаются бесколлекторные двигатели, у которых магниты смонтированы на корпусе. В этом случае корпус выполняет функцию ротора.

Для пуска двигателя требуется специальное устройство (контроллер или коммутатор), что увеличивает стоимость бесколлекторных электродвигателей.

Плюсы и минусы сравниваемых двигателей

Электродвигатели с коллектором применяются в детских игрушках, моделях автомобиля, судомоделировании и т.п. Более мощные устройства с обмоткой возбуждения применяются в автомобилестроении, бытовой технике, в токарном станке или сверлильном и т.д.

Широкое применение обусловлено:

  • Невысокой ценой.
  • Простотой управления. Для регулировки скорости достаточно иметь реостат, а для осуществления реверса — изменить полярность в цепи возбуждения или якоря.
  • Можно подключать непосредственно к питающей сети.
  • Скорости вращения ротора можно менять в широком диапазоне.
  • Небольшие пусковые токи.

Но при простоте устройства коллекторные двигатели имеют недостатки:

  • Невысокий КПД.
  • Ограниченный срок службы.
  • Необходимость в постоянном обслуживании.
  • Невысокая надежность устройства.

При этом такие двигатели применяются не во всех отраслях промышленности. Их нельзя использовать во взрывоопасных помещениях. При эксплуатации на высоких скоростях быстро выходит из строя коллектор и щетки.

В результате происходит снижение мощности, а токоподводящие щетки начинают искрить. Такое конструктивное отличие приводит к быстрому выходу из строя ламелей коллектора, создаются помехи в радиоаппаратуре.

Щетки приходится менять, а коллектор протачивать, что сокращает срок службы двигателя. Это является основным недостатком таких устройств.

В бесколлекторных электродвигателях отсутствует коллектор. В этом состоит отличие бесеколлекторных двигателей от коллекторных, в связи с чем и отсутствуют указанные выше недостатки.

Достоинствами таких электрических машин являются:

  • Отсутствие трущихся частей позволяет сократить потери мощности на трение. Не требуется постоянно следить за состоянием щеток, так как они отсутствуют. Это отличие позволяет увеличить межремонтный период.
  • Возможность использования корпуса в качестве рабочего органа. Эта конструктивная разница позволяет применять механизмы непосредственно в качестве колес.
  • Бесколлекторные электродвигатели, в отличие от коллекторных более долговечны. При этом они менее подвержены перегреву, т.к. отсутствует коллектор и щетки, которые в процессе работы сильно нагреваются.
  • Мгновенно набирают обороты.
  • Могут применяться во всех отраслях промышленности, в пожаро- и взрывоопасных помещениях. Из-за отсутствия коллектора не возникает искрения, чем они и лучше.

Но у данного типа двигателя имеется существенный недостаток: бесколлекторные модели можно использовать только с драйвером-коммутатором. С помощью этого устройства задаются режимы работы, скорость и направление вращения. При этом стоимость бесколлекторных двигателей значительно выше. Разница в стоимости может быть значительной. Это то, чем отличаются они от устройств с коллектором.

Малый вес и высокая мощность — это то, что лучше сочетается в приборах с дистанционным управлением, например, для квадрокоптера, где от веса и КПД зависит дальность и время полёта.

Заключение

Итак, подведем итоги и обозначим в чем разница между коллекторным и бесколлекторным двигателем, перечислив их особенности.

Коллекторный двигатель:

  1. Есть щетки и коллектор, которые искрят и изнашиваются.
  2. Нужно чаще обслуживать, соответственно и срок службы не слишком долгий.
  3. Легко регулировать скорость лишь изменением напряжения.
  4. Для реверса нужно просто сменить полярность.
  5. Два предыдущих факта позволяют их использовать в бюджетных устройствах без сложных электросхем.

Бесколлекторный двигатель:

  1. Для запуска нужен контроллер, который хоть и не слишком дорого стоит, но увеличивает конечную стоимость, схемотехнику и вес изделия.
  2. Весят меньше чем коллекторные, при одинаковой мощности (но это частично компенсируется предыдущим фактом).
  3. Нет щеток и коллектора, поэтому не требуют обслуживания, не искрят.
  4. Больший срок службы, он ограничен лишь ресурсом подшипников ротора.
  5. Стоят обычно дороже чем коллекторные.
  6. Зачастую выдают больший момент на валу и обороты.
  7. При наличии датчиков положения вала обеспечивают большую стабильность оборотов при изменении нагрузки (жесткая механическая характеристика). Это особенно важно при использовании на станках и ручном инструменте.

От автора:

Добавлю то, что нельзя однозначно сказать какой лучше или какой мощнее, можно найти коллекторный двигатель размером с холодильник, а можно бесколлекторный размером с ноготь. При этом оба будут отлично выполнять те функции, на которые рассчитаны и использоваться в конкретных устройствах с учетом требований к их надежности и особенностям эксплуатации. Каждый вид электропривода хорош по своему и идеален по конструкции как таковой.

Теперь вы знаете, в чем разница между коллекторным и бесколлекоторным двигателем, а также какие плюсы и минусы у каждого варианта исполнения. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Материалы по теме:

samelectrik.ru

Коллекторный или бесколлекторный двигатель радиоуправляемой модели, выбираем электродвигатель машины на р/у или квадрокоптера.

Опубликовано: 28 августа 2014

Всем привет, сегодня мы расскажем о разнице между коллекторным и бесколлекторными двигателями.

Перед покупкой радиоуправляемой модели с электроприводом, необходимо определиться с выбором электродвигателя, которые бывают двух типов: коллекторные и бесколлекторные двигатели.

Основная разница для потребителя: коллекторные двигатели более дешевые, но модели с такими двигателями развивают меньшую скорость. Бесколлекторные двигатели – более дорогие, но способны развить большую скорость, а также более износостойкие. Далее немного подробнее:

 

Коллекторный двигатель для радиоуправляемых моделей

Обладает щеточно-коллекторным узлом, благодаря которому происходит движение модели. Коллектор, это ни что иное, как набор контактов, находящихся на роторе и расположенные вне ротора щётки (скользящие контакты).

Работа такого двигателя достаточно проста. С помощью постоянного тока от источника (аккумулятор, батарея) подаётся напряжение и модель начинает двигаться. Для изменения направления движения, например для езды назад, можно с помощью реле, поменять полярность подаваемого тока. Это один из самых простых механизмов, который из-за своей простоты является самым дешёвым, а КПД такого двигателя примерно 60%.

Основные преимущества:

  • Небольшой вес
  • Компактный размер
  • Стоимость двигателя
  • Ремонтопригодность

Недостатки:

  • Низкий КПД относительно бесколлекторного мотора
  • Максимальная скорость
  • Трение щеток об коллектор быстро перегревает мотор
  • Повышенный износ

Бесколлекторные двигатели для радиоуправляемых моделей

Данные моторы состоит из ротора с постоянными магнитами и статора с обмотками, За счёт такой конструкции, они являются более износостойкие, относительно коллекторных двигателей. КПД таких двигателей доходит до 95% и обладают повышенной износостойкостью, но и повышенной ценой. 

Основные преимущества:

  • Повышенная максимальная скорость радиоуправляемой машинки (относительно коллекторного двигателя)
  • За счёт конструкции, более износостойкие
  • Конструктивно защищены от влаги, грязи и пыли

Недостатки:

  • Более высокая стоимость запчасти.
  • Более трудозатратный ремонт двигателя.

Взвесьте все за и против. И выбирайте ту модель, которая подойдет именно вам.

Варианты квадрокоптеров с бесколлекторными моторами

turbopult.ru

Коллекторный и бесколлекторный двигатели — Green-Battery

В ассортименте продукции Greenworks есть инструменты с коллекторным (щёточным) и бесколлекторным (бесщёточным) двигателями. Но везде делается акцент только на бесколлекторном электродвигателе. Почему только на нём, и для чего тогда устройства с щёточным? Расскажем в данной статье преимущества и недостатки каждого электродвигателя и ответим на эти два вопроса.

Коллекторный двигатель

Начнём с того, что двигатель — это устройство, которое преобразует какой-либо вид энергии в механический и наоборот. Эффективность данного процесса зависит от внутренней конструкции двигателя, которая в свою очередь зависит от источника тока (постоянного или переменного).

Устройство коллекторного двигателя

Якорь. Стержнем всей конструкции является якорь, он же металлический вал. Вал является движущимся элементом, от которого зависит крутящий момент. На нём также располагается ротор.

Ротор. Связан с ведущим валом. Его внешняя конструкция напоминает барабан, который вращается внутри статора. Задача ротора получать или отдавать напряжение рабочему телу.

Подшипники. Они расположены на противоположных концах якоря для его сбалансированного вращения.

Щётки. Выполнены обычно из графита. Их задача предавать напряжение через коллектор в обмотки.

Коллектор (коммутатор). Он выполнен в виде соединенных между собой медных контактов. Во время процесса вращения он принимает на себя энергию с щёток и направляет её в обмотки.

Обмотки. Расположены на роторе и статоре разных полярностей. Их функция в генерировании собственного магнитного поля под воздействием разных полярностей, за счёт чего якорь приходит в действие.

Сердечник статора. Выполнен из металлических пластин. Может иметь катушку возбуждения с полярным напряжением обмотки ротора. Или — постоянные магниты. Данная конструкция зависит от источника напряжения. Является статичным элементом всего механизма.

Плюсы:

  • Стоимость меньше, чем у бесколлекторных двигателей (БД).
  • Конструкция относительно проще конструкции БД.
  • В виду этого, техническое обслуживание проще.

Минусы:

На высоких оборотах увеличивается трение щёток. Отсюда вытекает:

  • Быстрый износ щёток.
  • Снижение мощности инструмента.
  • Появление искр.
  • Задымление инструмента.
  • Выход из строя инструмента раньше его «жизненного цикла».

Вывод: Если рассматривать бытовую сферу применения, то коллекторный двигатель является традиционным и бюджетным вариантом эксплуатации (и самым часто используемым). Инструменты на данном типе двигателя преданно и верно справятся с любой повседневной задачей в пределах своих возможностей. Т.к. такие инструменты по стоимости значительно дешевле инструментов на бесколлекторном двигателе, их рассматривает категория потребителей, которая придерживается мнения: «ничто не вечно». Зачем переплачивать, если любой агрегат может выйти из строя? Мы же считаем, что при надлежащих условиях эксплуатации любой инструмент может прослужить верой и правдой довольно долгий срок. Но выбор за Вами.


Бесколлекторный двигатель

Если в коллекторном двигателе всё приходит в действие за счёт механики, то в бесщёточном — чистая электроника. Также позиции некоторых элементов в конструкции меняются местами. В коллекторном двигателе обмотки находились на роторе, а постоянные магниты — на статоре. У бесколлеторного — постоянные магниты переносятся на ротор, а катушки с обмоткой располагаются на статоре. Также ротор и статор могут менять свои позиции: есть модели двигателей с внешним ротором. Здесь отсутствуют щётки и коллектор, вместо них добавлен микропроцессор (контроллер) и кулер для охлаждения системы. Микропроцессор контролирует положение ротора, скорость вращения, равномерное распределение напряжения по катушкам обмотки.

Основные типы бесщёточного двигателя :

  • Асинхронный — это двигатель, который преобразовывает электроэнергию переменного тока в механическую. Название происходит от разной скорости вращения магнитного поля и ротора. Частота вращения ротора меньше, чем у магнитного поля, создаваемого обмотками статора (Например, двигатель DigiPro, который используется в продукции Greenworks).
  • Синхронный — это двигатель переменного тока, у которого частота вращений ротора равна частоте вращений магнитного поля.

Тип двигателя с внешним ротором

Расположение ротора и статора в бесщёточном двигателе DigiPro

Плюсы:

  • Из-за отсутствия щёток меньше трения.
  • Меньше подвержены износу.
  • Отсутствие искр и возможного возгорания.
  • Упрощенная регулировка крутящего момента в больших пределах.
  • Экономия расходуемой энергии.
  • У инструментов с реверсом одинаковая мощность в обоих направлениях вращения.
  • Быстрый запуск с больших скоростей.
  • Могут разгоняться до предельных показателей.
  • Некоторые модели при сильной нагрузке оснащены системой защиты двигателя.

Минусы:

  • Значительно дороже в цене, чем коллекторные двигатели.
  • Техническое обслуживание более узкоспециализированное.

Вывод: Несомненно бесколлекторные двигатели ориентированы на профессиональные работы с приличной нагрузкой. Несмотря на высокие показатели усовершенствованного типа двигателя, его единственный недостаток бьёт по кошельку. И перед тем, как приобретать инструмент на том или ином двигателе, прежде всего надо поставить перед собой вопрос: для каких целей он нужен. Уже исходя из ответа делать свой выбор.

Сколько людей — столько и мнений. Компания Greenworks старается делать качественную продукцию на разных типах двигателя, чтобы каждый мог подобрать себе инструмент по предпочтениям, функционалу и необходимой мощности под конкретные задачи, которые у каждого клиента свои. Именно поэтому, например, в разделе «Ручной инструмент» Вы можете наблюдать один тип агрегата на коллекторном и бесколлекторном двигателях. Какой лучше? Выбор за Вами!

Всегда интересные новости и статьи от команды сайта Green-Battery.ru
Копирование текстов возможно только со ссылкой на первоисточник.

green-battery.ru

Моторы для моделей. Немного теории. Часть 1 — DRIVE2

Бесколлекторные двигатели постоянного тока называют так же вентильными, в зарубежной литературе BLDCM (BrushLes Direct Current Motor) или PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor).
Конструктивно бесколлекторный двигатель состоит из ротора с постоянными магнитами и статора с обмотками. Обращаю Ваше внимание на то, что в коллекторном двигателе наоборот, обмотки находятся на роторе.

коллекторный и бесколлекторный


Давайте сначала узнаем, как работает коллекторный двигатель.

Чтобы узнать, почему бесколлекторные двигатели настолько эффективны и имеют высокую мощность, необходимо знать, как работает стандартный коллекторный мотор.

Обычные коллекторные электродвигатели, имеют всего два провода (положительный и отрицательный), которыми двигатель подключается к регулятору скорости. Внутри корпуса двигателя можно увидеть два изогнутых постоянных магнита, а по центру установлен вал с якорем, на котором намотаны обмотки из медной проволоки. С одной стороны вала якоря устанавливается моторная шестерня, с другой стороны вала расположен так называемый коллектор из медных пластин, через который с помощью угольных щеток ток подается к обмоткам якоря.

коллекторный мотор


Две угольные щетки постоянно скользят по вращающемуся медному коллектору. Как вы можете видеть на рисунке выше, напряжение по проводам через щетки и коллектор поступает к обмоткам якоря, возникает электромагнитное поле, которое взаимодействует с постоянными магнитами статора и заставляет якорь вращаться.

Как начинает вращаться стандартный коллекторный двигатель.
Когда на обмотки якоря поочередно поступает постоянный электрический ток, в них возникает электромагнитное поле, которое с одной стороны имеет «северный» а с другой «южный» полюс. Поскольку «северный» полюс любого магнита автоматически отталкиваются от «северного» полюса другого магнита, электромагнитное поле одной из обмоток якоря, взаимодействуя с полюсами постоянных магнитов статора, заставляет якорь вращаться. Через коллектор и щетки ток поступает на следующую обмотку якоря, что заставляет якорь вместе с валом мотора продолжать вращение, и так до тех пор, пока к мотору подается напряжение. Как правило, якорь коллекторного мотора имеет три обмотки (три полюса) — это не позволяет двигателю застревать в одном положении.
Недостатки коллекторных двигателей выявляются, когда нужно получить огромное количество оборотов от них. Поскольку щетки должны постоянно находиться в контакте с коллектором, в месте их соприкосновения возникает трение, которое значительно увеличивается, особенно на высоких оборотах. Любой дефект коллектора приводит к значительному износу щеток и нарушению контакта, что в свою очередь снижает эффективность мотора. Именно поэтому серьезные гонщики протачивают и полируют коллектор двигателя и меняют щетки почти после каждого заезда. Коллекторный узел стандартного мотора так же является источником радиопомех и требует особого внимания и обслуживания.

Теперь посмотрим, как работает бесколлекторный двигатель.
Основной особенностью конструкции бесколлекторного двигателя является то, что он по принципу работы похож на коллекторный мотор, но все устроено как бы «наизнанку», и в нем отсутствуют коллектор и щетки. Постоянные магниты, которые в коллекторном моторе установлены на неподвижном статоре, у бесколлекторного мотора расположены вокруг вала, и этот узел называется ротор. Проволочные обмотки бесколлекторного мотора размещены вокруг ротора и имеют несколько различных магнитных полюсов. Датчиковые бесколлекторные моторы имеют на роторе сенсор, который посылает сигналы о положении ротора в процессор электронного регулятора скорости.

бесколлекторный мотор

Из-за отсутствия коллектора и щеток в бесколлекторном моторе нет изнашивающихся деталей, кроме шарикоподшипников ротора, а это автоматически делает его более эффективным и надежным. Наличие сенсора контроля вращения ротора также значительно повышает эффективность. У коллекторных двигателей не возникает искрения щеток, что резко снижает возникновение помех, а отсутствие узлов с повышенным трением благоприятно сказывается на температуре работающего мотора, что так же повышает его эффективность.
Единственный возможный недостаток бесколлекторной системы – это несколько более высокая стоимость, однако каждый, кто испытал высокую мощность бесколлекторной системы, почувствовал прелесть отсутствия необходимости периодической замены щеток, пружин, коллекторов и якорей, тот быстро оценит общую экономию и не вернется к коллекторным моторам … никогда!

Помимо базовых размеров и различных параметров, бесколлекторные двигатели могут подразделяться по типу: с датчиком и без датчика. Двигатель с датчиком используют очень маленький сенсор на роторе и кроме трех толстых кабелей, по которому мотор получает питание, имеют дополнительный шлейф из тонких проводов, которые соединяют двигатель с регулятором скорости. Дополнительные провода передают информацию с датчика о положении ротора сотни раз в секунду. Эта информация обрабатывается электронным регулятором скорости, что позволяет мотору работать плавно и эффективно, насколько это возможно. Такие моторы используют профессиональные гонщики, однако такие двигатели намного дороже и сложнее в использовании.

Бездатчиковая бесколлекторная система, как можно догадаться, не имеет датчиков и дополнительных проводов, а ротор таких двигателей вращается без точной регистрации его положения и оборотов регулятором скорости. Это позволяет сделать двигатель и регулятор скорости проще в изготовлении, проще в установке и в целом дешевле. Бездатчиковые системы способны обеспечить такую же мощность, как датчиковые, просто с чуть-чуть меньшей точностью, а это идеальное решение для любителей и начинающих спортсменов.

www.drive2.ru

Бесколлекторные и коллекторные машины постоянного тока. Какой тип выбрать?

Рынок электродвигателей и систем электроприводов процветают в огромном количестве различных областей, в частности в медицинских и роботизированных приложениях. Кроме того, существует большой спрос на малые, эффективные, с большим и небольшим крутящим моментом, а также электродвигатели большой и малой мощности в автомобильном сегменте.

Для этих приложений могут выбирать электропривода из щеточных электродвигателей постоянного тока, бесщеточных электродвигателей постоянного тока (BLDC) или их комбинации. Большинство машин работают благодаря явлению электромагнитной индукции. Тем не менее, между этими машинами существуют ключевые различия, которые необходимо учитывать при выборе электрической машины.

Коллекторные электродвигатели постоянного тока

С конца 1800-х годов машины постоянного тока являются одними из простейших электродвигателей. Они получают питание от источника постоянного тока или батареи, и состоят из якоря (ротор), вала, коммутатора, щеток и обмотки возбуждения, создающей постоянное магнитное поле.

Щетки позволяют создавать магнитный поток в коллекторе обратной полярности по отношению к постоянному магнитному потоку обмотки возбуждения (ОВ), что заставляет якорь вращаться. Направление вращение электрической машины может быть легко изменено путем изменения полярности на щетках (поменять местами провода от источника питания постоянного тока).

Бесколлекторные электродвигатели постоянного тока (BLDC)

В самом названии уже можно увидеть коренное различие между этими машинами. В BLDC машинах отсутствуют щетки, что делает их конструкцию заметно сложнее. Бесщеточная машина постоянного тока имеет четыре или более постоянных магнита в роторе.

Эффективность – основная фишка данных машин. Поскольку ротор имеет постоянные магниты, он не нуждается в источнике напряжения, следовательно, нет физического подключения. Нет подключения – нет щеточно-коллекторного узла, соответственно, исчезают все проблемы связанные с ним. Но есть и минус – такой тип электрических машин должен иметь электронную систему управления положением ротора в пространстве. Для анализа поворотов машины и выработки управляющих импульсов в нужный момент используют микроконтроллер, а для отслеживания поворота вала в пространстве поворотные датчики или датчики на основе эффекта Холла.

Электродвигатели BLDC представляют собой синхронные машины, что означает, что магнитные поля ротора и статора вращаются с одинаковой частотой. Они могут иметь одно-, двух- и трехфазные конфигурации.

Щетки

Когда дело доходит до выбора электрической машины для основных приложений, здесь могут использоваться как щеточные, так и бесщеточные электродвигатели постоянного тока. И как любые сопоставимые и конкурирующие технологии, коллекторные и бесколлекторные электрические машины имеют свои плюсы и минусы.

Но с другой стороны коллекторные машины являются более дешевыми и  надежными. Они предлагают простейшее управление (для запуска достаточно подключить к источнику постоянного тока, а для управления скоростью вращения достаточно изменять величину подводимого к якорю напряжения). При постоянном уходе за коллекторным узлом и плановой заменой щеток такая машина может служить довольно долго и надежно. Для управления ими не нужно создавать сверх сложных систем управления и можно обойтись минимальным количеством внешних компонентов или вообще без них, такие электродвигатели хорошо подходят для тяжелых условий работы.

Один из главных недостатков – постоянный уход за щетками. Они должны постоянно очищаться и при необходимости заменяться для обеспечения надежности работы механизма. Кроме того, если необходим большой вращающий момент, то коллекторный электродвигатель постоянного тока будет ограничен пропускной способностью щеток. По мере увеличения скорости вращения – возрастают потери крутящего момента, связанные с процессами трения в щеточно-коллекторном узле.

Однако бывают устройства, которые данные характеристики вполне устраивают. Например, электрические зубные щетки требуют более высоких скоростей с уменьшающимся крутящим моментом, что хорошо для щетки, зубов и десен.

К другим недостаткам коллекторных машин постоянного тока можно отнести ухудшенные условия охлаждения, вызванные щеточно-коллекторным узлом, высокую инерционность якоря (ротора), ограниченный диапазон скоростей, электромагнитные помехи (EMI).

Отсутствие щеток

Бесколлекторные электродвигатели постоянного тока (BLDC) имеют ряд преимуществ перед своими «щеточными братьями». Во-первых, они могут реализовать функцию точного позиционирования, полагаясь на датчики положения на основе эффекта Холла для коммутации. Они также требуют меньше, а иногда и никакого обслуживания из-за отсутствия щеток.

Они побеждают коллекторные машины постоянного тока в отношении скорость / крутящий момент благодаря их способности поддерживать или увеличивать крутящий момент на разных скоростях. Важно отметить, что потери мощности в коллекторном узле полностью отсутствуют, что значительно повышает эффективность компонентов. Другие профили BLDC включают высокую выходную мощность, малый размер, лучшую теплоотдачу, более высокие диапазоны скоростей и малошумную (механическую и электрическую) работу.

Тем не менее, нет ничего идеального. BLDC имеют более высокую стоимость. Они также требуют специальные стратегии управления, которые могут быть как сложными, так и дорогостоящими. И им нужен контроллер, который может стоить почти столько же, а иногда и больше, чем управляемый им электродвигатель BLDC.

Выбор типа электродвигателя для механизма

Нижний порог для выбора между компонентами любого типа — это тип приложения и ограничение затрат для конечного продукта. Например, игрушечный робот, ориентированный на детей от шести до восьми лет, может потребовать от четырех до девяти электродвигателей. Они могут быть коллекторными или бесколлекторными машинами постоянного тока или их компоновкой.

Если данный робот выполняет только основные движения или входит в игрушечный набор, нет необходимости применять бесколлекторные BLDC машины, которые стоят дороже, чем их коллекторные аналоги. Игрушка или набор, вероятно, попадут в мусорный ящик задолго до того, как щетки электрической машины выйдут из строя.

Типичные электроприводы с электродвигателем постоянного тока включают моторизованные игрушки, приборы и компьютерную периферию. Автопроизводители «привлекают» их к электроприводам окон, сидений и другим конструкциям в салоне из-за их низкой стоимости и простого исполнения.

Бесколлекторные электродвигатели более универсальны, главным образом из-за их «сообразительности» в отношении скорости и крутящего момента. Они также поставляются в компактных корпусах, что делает их «жизнеспособными» для различных небольших конструкций. Типичные приложения включают компьютерные жесткие диски, механические мультимедийные проигрыватели, вентиляторы с электронным управлением, беспроводные электроинструменты, HVAC и холодильные установки, промышленные и производственные системы и CD приводы.

Автомобильная промышленность применяет бесколлекторные BLDC машины для электрических и гибридных автомобилей. Эти электродвигатели представляют собой, по существу, синхронные машины с постоянными магнитами в роторе. Другие уникальные применения включают электрические велосипеды, где двигатели устанавливаются в колеса или колпаки, промышленное позиционирование и управление, монтажные роботы и линейные приводы для управления клапаном.

elenergi.ru

В чем разница между щеточными и бесщеточными двигателями?

Все чаще на просторах интернет-магазинов можно найти инструменты с двумя типами двигателей. Инструменты и садовая техника WORX также не отстают от современных трендов при производстве техники, так что на нашем сайте вы тоже можете найти специальную характеристику двигателя — щеточный или бесщеточный. Так что же это за характеристика, на что она влияет и в чем принципиальные отличия инструментов с тем или иным двигателем? Давайте разбираться.

Устройство и принцип действия щеточного двигателя

Щеточный двигатель по-другому еще называется коллекторным. Состоит двигатель из нескольких важных частей.

Ротор — по-другому, якорь. Как раз он вращается внутри и преобразует электрическую энергию в механическую. Якорь обмотан медной проволокой (обмоткой) с разных сторон ротора. За счет прохождения тока через проволоку создается магнитное поле, которое в свою очередь и создает вращение элемента.

На обмотке в бесщеточном двигателе установлен коммутатор, который используется для переключения с одной обмотки на другую, что позволяет менять направление вращения ротора. Этот коммутатор и есть коллектор, от которого взял свое название двигатель.

Чтобы напряжение передалось на обмотки, а ток прошел через коллектор в двигатель устанавливаются специальные щетки. Щетки обычно состоят из графита; они всегда контактируют с коммутатором и обеспечивают подачу энергии к катушкам с обмоткой. Есть две щетки, и каждая из них подключается к противоположному полюсу батареи. Это гарантирует, что при вращении ротора ток, протекающий к катушкам, постоянно меняет направление. Это приводит к необходимому изменению магнитного поля, которое позволяет ротору продолжать вращаться.


Все вышеописанные элементы установлены в статор. Статор — неподвижных элемент двигателя, в котором могут быть либо еще одна катушка с проволокой, либо постоянный магнит. За счет того или другого элемента и создается магнитное поле обратной полярности ротору, из-за чего тот вращается.

Коллекторные двигатели могут работать от переменного напряжения, так как при смене полярности ток в обмотках возбуждения и якоря также меняет направление, в результате чего вращательный момент не меняет своего направления.

Плюсы и минусы щеточного двигателя

Так мы с вами вкратце разобрались с устройством щеточного двигателя. Теперь в чем же его плюсы и минусы?

Плюсы
  1. Первым плюсом инструментов со щеточными двигателями стоит отметить более низкую стоимость в отличие бесщеточных. Это связано с технологиями производства и более бюджетными материалами.
  2. Вторым плюсом специалисты отмечают упрощенную конструкцию двигателя, что влияет на стоимость ремонта. Проще поменять щетки, чем весь мотор в целом.
  3. Также к плюсам можно отнести относительно малый вес и размер инструментов.
Минусы
  1. На высоких оборотах увеличивается трение щёток. Отсюда вытекает проблема их быстрого износа. Помимо износа самих щеток, в процессе работы они стираются. Стертый графит может засорить коллектор и привести в полную негодность инструмент.
  2. Также к минусам можно отнести более низкую мощность щеточных инструментов, в отличие от бесщеточных моделей. Это связано с тем, что щеточные двигатели физически не могут выдавать мощность выше 3 000 об./мин. Но такой мощности вполне достаточно для домашнего обихода.
  3. Еще одним минусом щеточных двигателей мы можем отметить наличие искрения во время работ. Обратите внимание, что при запуске инструмента щетки трутся о коллектор и создают видимые искры. Это значит, что работать щеточными инструментами нужно более аккуратно — убирать на расстояние все возможные легковоспламеняющиеся вещества и предметы, а также периодически делать перерывы в работе, во избежание перегрева двигателя.
  4. Последним минусом отметим не очень высокий КПД инструментов с коллекторным двигателем — всего 60%. Это значит, что инструменты несколько хуже справляются с прочными материалами (например, с металлом) и выполняют меньший объем работы за то же время, что бесщеточный инструмент.

Устройство и принцип действия бесщеточного двигателя

Теперь давайте разберем принцип работы бесщеточного двигателя. Как понятно из названия, его принципиальное отличие в отсутствии щеток. Но как же он тогда работает? Как нужная энергия поступает в двигатель?

В устройстве бесщеточного двигателя также присутствует ротор и статор — основные элементы любого мотора. Но при этом отсутствует коллектор, соответственно и двигатель по-другому называется бесколлекторным. Если у щеточного двигателя работа происходит за счет электро-механической смены полярности, то в бесщеточном двигателе все работает благодаря электромагнитной индукции. Также отличается местоположение обмотки — здесь она располагается на статоре, в отличие от предыдущего вида двигателя.

Вместо щеток и коллектора в бесщеточном двигателе установлены датчики Холла и контроллер, который контролирует подачу напряжения на катушки для создания индуктивности, а также положение ротора и скорость его вращения.

Когда плата подает на обмотку ток, создается тоже противоположное магнитное поле, и магниты на роторе начинают вращаться.


Еще одной особенностью бесщеточных двигателей нужно назвать их типы. Двигатели бывают двух типов — синхронный и асинхронный. В синхронном двигателе частота вращений ротора равна частоте вращений магнитного поля — то есть один оборот ротор совершает после одного полного прохождения тока через катушку. А в асинхронном двигателе обратная ситуация — частота вращений ротора меньше, чем частота вращения магнитного поля. То есть ток проходит через катушку быстрее.

Плюсы и минусы бесщеточного двигателя

Если с устройством бесщеточного двигателя мы разобрались, то теперь давайте рассмотрим положительные и отрицательные стороны инструментов с бесщеточными моторами.

Плюсы:
  1. У инструментов с бесщеточным двигателем отсутствуют многие проблемы, которые встречаются у щеточных моделей. Так, первым плюсом специалисты отмечают бо́льшую износостойкость инструментов. Ввиду отсутствия щеток не создается трение внутри двигателя, соответственно нет внутренних загрязнений. Также отсутствие щеток снижает пожароопасность инструмента — при работе нет искрения, а значит можно работать практически в любых условиях.
  2. Вторым плюсом стоит отметить упрощенную регулировку крутящего момента — в отличие от щеточных моделей, у бесколлекторных инструментов достаточно просто нажать соответствующую кнопку на инструменте. Причем регулировка может иметь до 15 уровней и переключаться в одно мгновение.
  3. Одним из ключевых преимуществ бесщеточных моделей нужно отметить экономию расходуемой энергии. Этот пункт особенно актуален для аккумуляторных инструментов. Благодаря экономии инструменты работают до 50% дольше, чем модели со щеточным двигателем. Также КПД бесколлекторных инструментов намного выше — инструмент выполняет 90% поставленных задач, против 60% у коллекторных моделей. Это значит, что бесщеточными инструментами можно работать практически с любым материалом без потери мощности.
  4. Помимо вышеуказанных преимуществ инструментов с бесщеточным двигателем, они еще могут разгоняться до максимальных показателей и имеют быстрый запуск сразу с больших скоростей, чем не могут похвастаться щеточные инструменты.
Минусы:

Но не бывает все настолько радужно. Даже у инструментов с бесщеточными двигателями есть и свои недостатки. Так сказать, ложка дегтя в бочке меда.

  1. К минусам, в первую очередь стоит отнести стоимость инструментов. Техника с бесщеточным мотором в цене дороже, чем упрощенные модели со щеточным двигателем.
  2. Вторым недостатком бесколлекторных инструментов может быть сложное и дорогое техническое обслуживание. Бесщеточный двигатель — технологичное устройство, для работы с которым нужны знания в микроэлектронике. К счастью, в сотрудники наших сервисных центров знают и умеют обслуживать бесколлекторные двигатели.

Итоги сравнения щеточного и бесщеточного двигателей

Если сравнивать инструменты с разными видами двигателей, то можно смело сказать, что техника с бесщеточным двигателем надежнее и мощнее. Но нужно учитывать тот факт, что ориентирована такая техника больше на профессиональные работы. В быту же и инструменты со щеточным двигателем отлично справятся со своими задачами. Потому перед покупкой инструмента заранее определите цели, для которых вы будете использовать инструменты.

В ассортименте компании WORX есть инструменты и со щеточными и с бесщеточными двигателями. Чтобы определить какой именно тип двигателя установлен в инструменте, обратите внимание на иллюстрацию в карточке товара — в бесщеточных моделях есть специальная пометка «BRUSHLESS MOTOR».

worx.tools-russia.ru

Чем отличается коллекторный и бесколлекторный двигатель?

Задача электрического двигателя создать вращение, что приводит в движение радиоуправляемые модели.Часто одни и те же радиоуправляемые модели — автомодели, авиамодели, судомодели — сильно отличаются друг от друга по цене — почти в 2 раза. Эти модели могут быть укомплектованы коллекторными и бесколлекторными двигателями и соответственными регуляторами. Нужно понять, какой двигатель выбрать.

Существует 2 основных типа электродвигателей, использующихся в радиоуправляемых моделях: коллекторные и бесколлекторные.

Коллекторные двигатели (brushed, щеточные) дешеле, но модели с такими двигателями развивают меньшую скорость и такие моторы менее надежны.

Определяющей особенностей коллекторных двигателей является наличие щеточно-коллекторного узла, который обеспечивает движение радиоуправляемой модели. Главным внешним отличием коллекторного двигателя от бесколлекторного является наличие у него двух проводов вместо трех. Коллекторный двигатель состоит из подвижной части — ротор и неподвижной — статор (корпус). Коллектор — набор контактов, расположены на роторе и щётки — скользящие контакты, расположены вне ротора и прижаты к коллектору. Ротор с обмотками вращается внутри статора. Щётки используются, чтобы передавать электрическую энергию на катушки вращающихся обмоток ротора. Обычные коллекторные электродвигатели, имеют всего два провода (положительный и отрицательный), которыми двигатель подключается к регулятору скорости.

Коллекторные двигатели, используемые в радиоуправляемых моделях, работают от постоянного тока. К примеру, подав на два провода двигателя соответствующее напряжение от источника постоянного тока, например, обычной батарейки или аккумулятора, приводим вал двигателя в движение. Схема регулятора для коллекторного двигателя простая, что так же уменьшает стоимость такой комплектации. Ротор двигателя разгоняет магнитное поле, создаваемое на обмотках. Величина этого поля зависит от напряжения приложенного к обмоткам, чем большее магнитное поле будет создано, тем быстрее будет крутиться ротор. На двигателе обычно указывается число оборотов обмотки двигателя, чем меньше число, тем выше скорость вращения вала двигателя.
Среди преимуществ коллекторных двигателей радиоуправляемых моделей можно выделить: малые размеры, вес, а также относительно низкая стоимость. Поэтому такой тип двигателя наиболее часто применяется в бюджетных комплектациях моделей или в моделях начального уровня. Если говорить о надежности коллекторного двигателя, то он сильно уступает бесколлекторному. При всей их простоте, у них один огромный недостаток — ограниченный ресурс. Наличие щеточно-коллекторного узла подразумевает механическую систему подвижных контактов, то есть механическая работа щеточек и коллектора может привести к искрению при перегреве и быстрый износ при неблагоприятных условиях эксплуатации (влага, грязь, пыль). В процессе работы коллекторных двигателей происходит постепенный износ графитовых щеток и металла коллектора, по которым щетки скользят и рано или поздно они выходят из строя. Перед началом эксплуатации модели, двигатель желательно обкатать при пониженной нагрузке для того, чтобы щетки правильно притерлись к коллектору. При агрессивной (может быть 2 заезда) или длительной эксплуатации модели замена коллекторного моторчика – это частое и обыденное явление.

Бесколлекторные двигатели (brushless, бесщёточные) – дороже, но способны развить большую скорость, а также более износостойкие. Модель, оборудованная современной бесколлекторной системой, ездит и быстрее, и дольше.

Высокая эффективность (коэффициент полезного действия) и износостойкость достигается благодаря отсутствию щеточно-коллекторного узла. Бесколлекторные моторы являются более мощными, чем коллекторные моторы того же размера. Главным внешним отличием бесколлекторного мотора от коллекторного является наличие у него трёх проводов вместо двух. У бесколлекторного двигателя подвижной частью является как раз статор (корпус) с постоянными магнитами, а неподвижной частью — ротор с трехфазной обмоткой. Переключение обмоток происходит за счет относительно сложной электронной схемы — регулятора.

Бесколлекторный двигатель приводится во вращение трёхфазным переменным током, поэтому для их работы необходим специальный контроллер скорости (регулятор), преобразующий постоянный ток от аккумулятора в переменный. Как бесколлекторный двигатель, так и регулятор для бесколлекторного двигателя имеет более сложную конструкцию, в силу чего, стоимость возрастает.

Двигатели, используемые в моделях, имеют закрытый корпус, что делает их устойчивыми к влаге, пыли, грязи. Можно сказать, что бесколлекторные моторы практически не изнашиваются. Изнашиваться могут только подшипники. Единственная возможность разбить мотор — в столкновении. Еще можно сжечь контроллер — как и любой регулятор, но при наличии в контроллере защиты по току он тоже прослужит долго.

Значения характеристик двигателя для радиоуправляемых моделей
.


Помимо деления на коллекторные и бесколлекторные, двигатели делятся по следующим значимым характеристикам: мощности, КV, напряжению, максимальному току.

По размерам. Для коллекторного двигателя — эта характеристика называется класс, где цифрой, к примеру, 280, 300,400, 480, 500, 600, 650, 700, 720, 820, 900, обозначается длина корпуса двигателя. Существует набор классов.
Пример: класс двигателя определяется его длиной — если мы говорим о двигателе 400-го класса, то речь идет о моторе с длиной корпуса 400мм. У Бесколлектоных двигателей важной характеристикой яляется его размер — длина и ширина. Различия в размерах дает представление о мощности бесколлекторного электромотора. Чем больше размер — тем выше мощность.
Пример: Двигатель 4274 означает:
диаметр — 42 мм,
длина — 74 мм.

Например, двигатель с такими размерами один из самых мощных, он подойдет на автомодель масштаба 1:8.

Мощность двигателя (power, watt) — определяет работу, которую двигатель может выполнить в единицу времени. Самая важная характеристика мотора. Зная мощность, можно определить максимальную нагрузку которую может выдержать двигатель по формуле.
Мощность (Ватт) = Напряжение питания (Вольт) * Сила тока (Ампер).
Зная мощность можно подобрать аккумулятор и регулятор по максимальной силе тока, получаемой из формулы.

Обороты, об/В (KV, RPM) — обороты на вольт.
Важный параметр указывает скорость вращения вала двигателя. Обороты в минуту определяются количеством вращений в минуту, проще говоря как быстро вращается мотор. Скорость вращения ротора, измеряется в KV. Так принято обозначать коэффициент отношения частоты вращения оборотов мотора (об/мин) к напряжению питания мотора (В). Грубо говоря kV показывает насколько быстро будут вращаться разные моторы при одинаковом напряжении.
Максимальные обороты = KV * Напряжение питания двигателя.
Например: мотор мощностью 980 KV, на который подаются 11.1V от батарейки будет вращаться при 980 x 11.1 = 10878 оборотах в минуту без нагрузки.
Показания тока могут представлять максимальный непрерывный ток и предельные значения тока, который может подаваться на двигатель. Выбирая аккумулятор и регулятор, выбирайте те, на которых указаны значения максимального непрерывного тока равного и больше, чем значения тока на моторе.
Для разных моделей, разных используемых шестеренок и пропеллеров требуемый kV мотора подбирается и вычисляется индивидуально. По этому параметру можно подобрать применение мотора, аккумулятор и пропеллер. Так моторы с KV больше 2000, как правило, применяют на вертолетах либо на скоростных моделях. Мотор с высоким KV можно использовать с батарей из меньшего количества банок и он более эффективен с пропеллером с меньшим шагом. Моторы этого класса чаще используют на летающих крыльях. Моторы с меньшим KV позволяют ставить аккумуляторы с большим количеством банок, таким образом несколько набирая вес, но увеличивая продолжительность полета — не за счет емкости, а за счет снижения максимальных токов при той же работе выполняемой мотором. Чем выше KV моторов, тем компактнее должны быть винты. Винты небольшого размера обеспечивают более высокую скорость, но снижают эффективность. Конфигурацию с винтами большого размера и, соответственно, моторы с более низким значением KV проще заставить стабильно летать, она расходует меньше энергии, позволяет поднять большую массу.
KV — значимая характеристика для бесколлекторных моторов. У коллекторных моторов обычно на KV не смотрят. Если моделист принял решение заменить коллекторный мотор, то обычно меняет на точно такой же.

Напряжение питания, В (cell count, volts)
Напряжение, к которому приспособлен двигатель. Определяет количество банок аккумулятора, которое можно использовать с мотоустановкой. При превышении резко уменьшается время жизни мотора.
Например, имеются моторы с рабочим напряжением 4,8 вольта, 6 вольт, и 7,2 вольта. Эти цифры указывают, с каким количеством банок в батарее предназначен работать этот двигатель. Напряжение на одной банке NiMH (никель-металгидридном) аккумулятора составляет 1,2 вольта — мотор с рабочим напряжением 4,8 вольт предназначен для работы от 4-х баночного аккумулятора. Эти цифры ориентировочные, моторы способны работать и при повышенных напряжениях.
Напряжение и KV связаны.

Максимальная нагрузка, А (max load, peak current, max amps, surge current)
Сила тока, которую способен без повреждения выдержать двигатель и регулятор. Максимальный ток тем больше,чем больше физические размеры бесколлекторного двигателя.

Рабочая нагрузка, А (current load, continuous current)
Количество ампер длительно и без перегрузки пропускаемое мотором при номинальном напряжении. Позволяет посчитать, сколько времени прослужит аккумулятор с этим мотором.

Максимальная эффективность, % (max efficiency)
КПД — то количество энергии, которое мотор переводит непосредственно в полезную работу. Чем выше — тем лучше.

По конструкции бесколлекторные моторы делятся на две группы: inrunner и outrunner. Эта характеристика говорит о конструктивной особенности мотора.
Двигатели Inrunner имеют расположенные по внутренней поверхности корпуса обмотки, и вращающийся внутри магнитный ротор. Большенству радиоуправляемых моделей — машин и лодок требуются бесколлекторный мотор Inrunner.
Двигатели Outrunner имеют неподвижные обмотки, внутри двигателя, вокруг которых вращается корпус с помещенными на его внутреннюю стенку постоянными магнитами, т. е. в аутраннерах вращается внешняя часть мотора. Аутранеры выбирают для авиамоделей, т. к. они в силу своей конструкции лучше охлаждаются и у них больше вариаций, как их можно прикрепить. Моторы Outrunner имеют меньшие значения в Киловольтах, что означает, что они движутся с меньшей скоростью, но с большим крутящим (вращающим) моментом. Обычно мощность Аутранеров не определяют по внешним габаритам. Аутраннеры благодаря своей конструкции позволяют использовать большее число магнитных полюсов.

Количество полюсов магнитов, используемых в бесколлекторных двигателях, может быть разным.
По количеству полюсов можно судить о крутящем моменте и оборотах и двигателя. Моторы с двухполюсными роторами имеют наибольшую скорость вращения при наименьшем крутящем моменте. Моторы с большим количеством полюсов имеют меньшую скорость вращения, но зато больший крутящий момент.

Также бесколлекторные двигатели бывают сенсорные и бессенсорные.
Сенсорные лучше, так как сенсор обеспечивает более плавную работу двигателя, быстрый и плавный старт, более рациональное использование энергии.

distributions.com.ua

Что такое бесколлекторный двигатель?

Типы моторов?

Двигатели/моторы в мультироторных аппаратах бывают двух типов:

  1. Коллекторные/Brushed (др. названия: DC)/Сoreless.
  2. Бесколлекторные/Brushless.

Их главное отличие в том, что у коллекторного двигателя обмотки находятся на роторе (вращающейся части), а у бесколлекторного — на статоре. Не вдаваясь в подробности скажем, что бесколлекторный двигатель предпочтительнее коллекторного поскольку наиболее удовлетворяет требованиям, ставящимся перед ним. Поэтому в этой статье речь пойдёт именно о таком типе моторов. Подробно о разнице между бесколлекторными и коллекторными двигателями можно прочесть в этой статье.

Несмотря на то, что применяться БК-моторы начали сравнительно недавно, сама идея их устройства появилась достаточно давно. Однако именно появление транзисторных ключей и мощных неодимовых магнитов сделало возможным их коммерческое использование.

Устройство БК — моторов

Конструкция бесколлекторного двигателя состоит из ротора на котором закреплены магниты и статора на котором располагаются обмотки. Как раз по взаиморасположению этих компонентов БК-двигатели делятся на inrunner и outrunner.

В мультироторных системах чаще применяется схема Outrunner, поскольку она позволяет получать наибольший крутящий момент.

Плюсы и минусы БК — двигателей

Плюсы:
  • Упрощённая конструкция мотора за счёт исключения из неё коллектора.
  • Более высокий КПД.
  • Хорошее охлаждение.
  • БК-двигатели могут работать в воде! Однако не стоит забывать, что из-за воды на механических частях двигателя может образоваться ржавчина и он сломается через какое-то время. Для избежания подобных ситуаций рекомендуется обрабатывать двигатели водоотталкивающей смазкой.
  • Наименьшие радиопомехи.
Минусы:

Из минусов можно отметить только невозможность применения данных двигателей без ESC (регуляторы скорости вращения). Это несколько усложняет конструкцию и делает БК-двигатели дороже коллекторных. Однако если сложность конструкции является приоритетным параметром, то существуют БК-двигатели с встроенными регуляторами скорости.

Как выбрать двигатели для коптера?

При выборе бесколлекторных двигателей в первую очередь следует обратить внимание на следующие характеристики:

  • Максимальный ток — эта характеристика показывает какой максимальный ток может выдержать обмотка двигателя за небольшой промежуток времени. Если превысить это время, то неизбежен выход двигателя из строя. Так же этот параметр влияет на выбор ESC.
  • Максимальное напряжение — так же как и максимальный ток, показывает какое напряжение можно подать на обмотку в течение короткого промежутка времени.
  • KV — количество оборотов двигателя на один вольт. Поскольку этот показатель напрямую зависит от нагрузки на вал мотора, то его указывают для случая, когда нагрузки нет.
  • Сопротивление — от сопротивления зависит КПД двигателя. Поэтому чем сопротивление меньше — тем лучше.

dronomania.ru

В чем разница между коллекторным и бесколлекторным двигателем?

Покупка электромодели на радиоуправлении начинается с выбора электродвигателя. Перед покупателем стоит непростая задача, какому агрегату отдать свое предпочтение с коллекторным или бесколлекторным двигателем? Принять мудрое решение позволит детальное изучение каждого вида электродвигателя. Между ними есть удивительные сходства и потрясающие различия.

Коллекторный двигатель

Коллекторным двигателем называют электромашину, состоящею из нескольких важных деталей. Основным элементом считается коллектор – барабан медного цвета. Имеется подвижная (ротор) и неподвижная часть (статор), обмотка якоря, специальная щетка, вентилятор, сердечник и обмотка полюса.

Также наблюдаются

2 исходящих питающих провода (положительный и отрицательный). Принцип работы устройства базируется на качественном преобразовании электрической энергии в механическую. Вначале происходит создание электромагнитного поля в пределах якорных обмоток.

Образованное в якоре поле начинает взаимодействовать с полюсами статора, что приводит к движению якоря. Постепенно образовавшийся ток через щетки и коллектор попадает на следующую обмотку. Движение тока заставляет одновременно вращаться вал и якорь. Радиоуправляемые модели с подобными агрегатами работают от постоянного тока.

Коллекторные двигатели делятся на несколько видов. Классификация приборов зависит от типа их питания. Специалисты выделяют универсальные и постоянные КД.

Универсальные агрегаты способны функционировать от переменного и постоянного источника электропитания. Простые в использовании и компактные по размеру электромашины востребованы благодаря своей стоимости.

Второй вид коллекторного двигателя знаменит высоким пусковым моментом. Простая конструкция с плавным управлением частоты вращения. Функционирование агрегата осуществляется на постоянных магнитах или при помощи специальных катушек возбуждения.

Преимуществами таких двигателей считают габариты и вес конструкции. К достоинствам относят и стоимость агрегата.

Обсуждаемый КД встречается в разных бытовых электроприборах, таких как стиральная машина, пылесосы, детские игрушки, а также силовые установки.

И все же некоторые производители отдают предпочтение бесколлекторным устройствам.

Особенности бесколлекторного прибора

Бесколлекторный двигатель — популярный вид электромашины. Высокооборотный агрегат славится точным позиционированием. Конструкция состоит из якоря и статора. В роторе присутствует один или несколько постоянных магнитов. Статоры оснащены специальными катушками. Цель их существования – создание магнитного поля. Принцип работы двигателя зыблется на следующих условиях.

Для вращения двигателя требуется специальный регулятор. Так называемый контролер преобразовывает постоянный ток в переменный. Вначале на обмотке статора образовывается магнитная среда. Затем поданное трехфазное напряжение заставляет двигаться заданную систему. Взаимодействуя со статорами, ротор постепенно начинает вращаться.

Главными преимуществами бесколлекторного агрегата является:

  1. Высокая мощность электрического устройства.
  2. Высокая скорость движения. Некоторые наземные модели прибора могут функционировать со скоростью до 350 км/ч.
  3. Бесколлекторная электромашина не нуждается в дополнительном охлаждении.
  4. Высокий уровень износостойкости увеличивает срок эксплуатации БД.
  5. Простой в использовании прибор обладает высоким КПД (коэффициентом полезного действия).
  6. Имеет высокую степень влагозащиты. Не подвержен влиянию вязкой грязи и пыли.
  7. В процессе работы не производит искр. Такое преимущество позволяет использовать агрегат в пожароопасных условиях.

К недостаткам двигателя следует отнести сложности в ремонтировании прибора, высокую стоимость конструкции, а также вес привода.

Надежный и практичный электродвигатель на протяжении долгих лет активно используется в авиационной, судостроительной и автомобильной отрасли. Успешно применяется в качестве силовой установки дрона. Наблюдается в системе охлаждения. Бесколлекторные двигатели устойчивы к перегрузкам, поэтому подходят для медицинского оборудования.

Сравнение электродвигателей и нюансы использования

Между обсуждаемыми двигателями наблюдается несколько явных схожестей. В обоих агрегатах присутствуют специальные провода, подвижная (ротор) и неподвижная часть (статор). В коллекторных и бесколлекторных приборах работа системы начинается с образования магнитного поля. У каждого из этих устройств есть свои сильные и слабые стороны и определенная сфера использования.

И все-таки электродвигатели отличаются друг от друга. Разница касается внешних и внутренних характеристик устройств, а также затрагивает их возможности. Главное отличие кроется в наличии и отсутствии коллектора. Приборы с медным барабаном весят меньше, нежели бесколлекторные двигатели. У электромашины первой категории в арсенале два провода, у второй конструкции в запасе имеется третий. Первый вариант двигателя стоит дешевле, нежели бесколлекторный агрегат. Мощная и высокоскоростная бесколлекторная электромашина участвует в развитии авиационной и даже медицинской области, тогда как коллекторные изделия в основном используют для бытовых приборов.

Установка и применение двигателей зависит от цели его использования. Недорогие коллекторные агрегаты востребованы при создании некоторых детских игрушек, стиральных машин, пылесосов и прочих электрических устройств. Бесколлекторыне чаще встречаются в медицинском оборудовании, в системах охлаждения, самолетах, кораблях и автомобилях. Сфера применения также определяется устойчивостью двигателя к перегрузкам и способом его работы.

КПД бесколлекторного электродвигателя Об электровелосипедах

Принцип работы бесколлекторного электродвигателя постоянного тока (альтернативные названия – вентильный, бесщеточный, BLDCM или PMSM мотор) был известен еще на этапе открытия электричества. Но серийное производство таких электромоторов началось с 1962 года – благодаря развитию технологий, возникновению силовых транзисторных ключей бюджетной категории и сильных неодимовых магнитов.

Все электродвигатели постоянного тока – синхронные с самостоятельной синхронизацией. Схема их работы отличается от особенностей действия синхронных моторов переменного тока, поскольку у них нет самосинхронизации. В таблице приведены основные преимущества и недостатки бесколлекторных электромоторов.

Плюсы

Минусы

Надежность, долговечность.

Более высокая стоимость – из-за необходимости использования дорогостоящего регулятора.

Высокий КПД.

Невозможность применения без регулятора, даже для кратковременного включения.

Возможность применения в пожароопасных условиях – благодаря отсутствию искр.

Сложность ремонта, особенно при необходимости перемотки.

Простота эксплуатации.

 

Незначительный нагрев при работе.

 

Быстрое достижение предельных оборотов.

 

 

Как устроен бесколлекторный электродвигатель

Основные компоненты такого узла – статор с несколькими обмотками и ротор с постоянными магнитами. Для сравнения, конструкция коллекторного мотора диаметрально противоположна – обмотки размещаются на роторе. В БК моторе нет коллектора – увесистого узла, нуждающегося в обслуживании. Его задачи возложены на электронику. Управление обеспечивает регулятор. Благодаря этому конструкция упрощается, электромотор становится более легким и компактным. Уменьшению размеров способствует и использование сильных неодимовых магнитов.

Благодаря замене электронными ключами контактов коллектора и щеток, снижаются коммутационные потери. В итоге, КПД бесколлекторного электродвигателя и значения его удельной мощности – выше, чем у коллекторных моделей. Значения возможной скорости вращения у бесколлекторных устройств шире, а их нагрев в процессе работы – ниже. Такие электромоторы допустимо использовать во влажной и агрессивной среде. К тому же, они почти не вызывают радиопомех.

Как работает бесколлекторный электродвигатель постоянного тока

 

Работу БК мотора обеспечивает электронный блок управления. Он отвечает за подачу напряжения и обеспечивает правильное вращение. Магнитное поле воздействует на обмотку. Она вращается в нем, поворачиваясь до нужного положения. Для постоянного вращения электронные элементы в необходимые моменты времени подают постоянное напряжение на те или иные обмотки статора.

Большинство бесколлекторных электродвигателей – трехфазные. Но это не значит, что электронный блок управления питает мотор переменным 3-фазным током. Количество фаз соответствует числу обмоток мотора и бывает разным – 1, 2, 3 (чаще всего) и более. С возрастанием числа фаз повышается плавность вращения магнитного поля, но и усложняется система управления. Трехфазная система наиболее распространена благодаря удачному сочетанию плавной работы и умеренной конструкционной сложности.

В 3-фазном электродвигателе 3 обмотки соединяются по схеме «треугольник» или «звезда». Такой мотор имеет 3 провода. Это выводы обмоток.

У электромоторов с датчиками есть еще по 5 проводов: 2 – для питания датчиков положения, 3 – для передачи сигналов от датчиков. В любой момент времени напряжение поступает на 2 из 3-х обмоток. В результате, есть 6 способов подачи на обмотки постоянного напряжения. Так создается вращающееся магнитное поле, поворачиваемое при каждом очередном переключении на 60°.

Использование датчиков положения

Поскольку подача напряжения на обмотки должна осуществляться с учетом позиции ротора, от электронных компонентов требуется способность определять это положение. Данную работу выполняют датчики положения. Они бывают магнитные, оптические и других типов, но самые популярные из них – датчики Холла. В 3-фазном бесколлекторном электромоторе их 3. В схеме бесколлекторного электродвигателя такие датчики могут отсутствовать. Тогда для выяснения позиции ротора измеряется напряжение на временно свободной обмотке. Этот способ может использоваться исключительно при вращении электромотора.

В техническом аспекте желательно применять электромоторы с датчиками положения, поскольку они проще в управлении. Но в таком случае придется позаботиться о питании датчиков и проложить провода от них к электронике, отвечающей за управление. Если же один из датчиков выйдет из строя, мотор не сможет работать. Придется разбирать его и менять неисправные элементы.

При проблематичном размещении датчиков в корпусе электромотора применяется конструкция без них. В таком случае используется электронный блок, соответствующий параметрам конкретной модели электродвигателя и способный управлять им без использования датчиков. Но такие двигатели допустимо применять, только если они стартуют без значительной нагрузки на валу, причем при старте могут наблюдаться колебания оси. В остальных случаях (электротранспорт, подъемные устройства) обязательно использование электромоторов с датчиками.

Предлагаем вашему вниманию обзор электрофэтбайков с описанием их достоинств и характерных особенностей.

Перейти в раздел электромоторы для велосипедов

 

как выбрать, в чем разница и где заказать

Доброго времени суток, дорогой читатель. Сегодня мы поговорим о том, что поднимет твой летательный аппарат на новые высоты… ну или хоть на какие-то. Речь пойдёт об электромоторах. Я расскажу тебе о том, как выбрать двигатель для квадрокоптера твоей мечты, и о многих других нюансах, связанных с этой темой. Поехали!

Коллекторные vs бесколлекторные

Первым, с чем ты столкнёшься при выборе будут эти два термина. Это две разных реализации двигателей. Главное отличие – расположение обмотки.

Спонтанный ликбез:
Статор – неподвижная (статичная) часть движка.
Ротор – вращающаяся (rotation) часть.

Коллекторные

Обладает щеточно-коллекторным узлом. Коллектор, это набор контактов (обмоток), расположенных на роторе, и щётка – скользящий контакт, расположенный на статоре. Как раз наличие этой щётки и убавляет ресурс коллекторного мотора, ибо создаёт трение. Двигатель начинает вращаться при подаче на него постоянного тока, а направление вращения зависит от полярности оного. Плавно разгоняются и замедляются.

Преимущества

  • Маленький вес и размер
  • Низкая стоимость
  • Прост в ремонте

Недостатки

  • Низкий КПД
  • Низкая скорость вращения
  • Перегрев
  • Быстрый износ

Бесколлекторные (бесщёточного типа)

Состоит из ротора с постоянными магнитами и статора, с обмотками. Изменение направления вращения осуществляется изменением полярности (Нужно поменять два провода из трёх). Разгон и замедление происходят очень быстро (рывком). Имеют разное количество полюсов. Чем их больше, тем медленнее, но с большим усилием, вращается ротор.

Преимущества

  • Высокая скорость вращения
  • Износостойкость
  • Защищённость от внешних воздействий

Недостатки

  • Стоимость
  • Сложный ремонт

Тут есть нюанс. Устройство двигателя бесколлекторного типа может отличаться.

  • Inrunner – Стандарт. Ротор с постоянными магнитами вращается в статоре с обмотками.
  • Outrunner – Нестандарт. Здесь ротором выступает корпус, который вращается вокруг статора с обмотками.

Характеристики двигателя

Мощность (потребляемая)

Измеряется в ваттах. Чем больше мощность, тем быстрее кончится батарея. Тут всё просто

Вес

Чем больше вес, тем мощнее и медленнее (обычно). Важно помнить, что вес самого движка нужно учитывать при расчёте веса, который он должен поднять.

Энергоэффективность (КПД)

Комплексное понятие, которое зависит ещё и от батареи, контроллера, пропеллера, и даже проводов. Тут подробно останавливаться не буду- чем выше, тем лучше. Двигатель с КПД 70% тратит 70% потреблённой энергии на полёт, а 30% на обогрев окружающей среды и приближение тепловой смерти вселенной. Для бесколлекторных нормой является 90%, а для коллекторных 70%.

Температура нагрева в работе

Как ты уже понял- напрямую зависит от КПД. Чем больше греется, тем больше тратит энергии впустую.

Балансировка и уровень вибрации

По сути, это качество исполнения. Есть такая вещь как допуск. Этот те пределы, в которых отклонение от идеала не считается проблемой. Чем выше точность изготовления, тем более соосной будет система, и тем меньше будет вибраций. Иногда лучше не брать самое дешёвое.

Вибрация в двигателе ускоряет его износ, износ прочих деталей, раскручивает винтики и шумит. Неприятное явление.

Тяга

Тяга, она же подъёмная сила. Это тот вес, который может поднять двигатель (включая самого себя). Но это не значит, что для двухкилограммового квадрокоптера нужно четыре двигателя. Нужен запас тяги, нужно учесть помехи, и банальную не идеальность моторов.

Формула будет примерно следующей.

Тяга одного мотора = (вес коптера * 2)/ кол-во движков
В итоге, для квадрокоптера весом 1 кг нужно 4 двигателя с тягой 500 грамм.

KV

Это достаточно сложный параметр – обороты на вольт без нагрузки. То есть если мы имеем моторчик в 1000 kv, то при подключении его к источнику тока с напряжением 12 вольт, он выдаст 12 000 оборотов в минуту (KV*U). Однако, это всё крайне теоретически.

На практике есть нагрузка, которую создаёт пропеллер, и создаваемое им сопротивление воздуха. Из этого следует, что обороты будут ниже, или их не будет вообще, так как от КВ зависит крутящий момент. Чем выше параметр КВ, тем меньшее усилие развивает электродвигатель.

Для понимания процесса (грубый пример).

Так как электродвигатель работает из-за перемены полярности электромагнитов с определённой частотой, то кв, по сути, характеризует частоту, с которой изменяется полярность магнитов, к которым притягивается постоянный магнит. для простоты примем, что постоянный магнит на роторе. Если всё идёт по плану, то ротор проходит путь от одного переменного магнита до другого, после полярность меняется, и он идёт дальше.

Если слишком часто менять полярность, или увеличивать нагрузку, то ротор просто не успеет разогнаться и преодолеть нужный путь, и его начнёт притягивать обратно, или же он вообще не сдвинется с места. Это похоже на пробуксовку колеса авто на льду. Чем выше скорость вращения и вес авто, тем больше оно будет проскальзывать, и меньшее усилие развивать.

В итоге, никто не знает сколько нужно, ибо параметр не поддаётся простому определению. Можно просто ориентироваться на следующие цифры. Лёгкий гоночный коптер с маленькими пропеллерами имеет KV 2100—2500, а для тяжёлых, многокилограммовых аппаратов нужно брать что-то в районе 200-900 KV.

Как правильно выбрать

Есть несколько основных параметров, исходя из которых придётся выбирать. О них ниже. Прежде всего, советую перейти на сайт калькулятора Ecalc, и ознакомиться с калькулятором. Он позволит как подобрать примерную комплектацию коптера, так и рассчитать полётных характеристики уже готовой сборки. Расчёт моторов стоит начать именно с него.

Общий вес и необходимая тяга

Это пункт планировки, и возможно важнейшие характеристики. Нужно чётко понимать – сколько будет весить квадрокоптер. В общий вес идёт всё, включая пропеллеры, провода и полезную нагрузку. Исходя из формулы расчёта тяги, для достижения хороших полётных характеристик, двигатели твоего коптера должны поднимать его вес, помноженный на два.

Размер рамы и пропеллера

От размера и конфигурации рамы зависит то, сколько двигателей тебе придётся поставить, и на сколько большую диагональ пропеллеров ты сможешь использовать. Сейчас не буду вдаваться в подробности конфигурации, и рассказывать о том, как правильно подобрать раму. Просто напомню, что это ответственный узел, и на нём будет держаться всё, в том числе и тяжёлые, вибрирующие двигатели.

Запомни три простых правила.

  1. Тут важно не промахнуться с размером. Пропеллеры не должны наслаиваться. Проблемы доставляет и путаница с размерами. Добро пожаловать в мир дюймов
  2. Жёсткость рамы и её вес очень важны. Если есть возможность, то бери с запасом по прочности. Очень хорошо тебя показывают композитные материалы (карбоновая рама – предел мечтаний)
  3. Резьбы в пластике или вообще не могут считаться за резьбы, или являются одноразовыми. Ищи или металлические вставки, или думай, как ещё зафиксировать болты

От размера лопастей зависит поведение дрона в воздухе. Большая диагональ даст большую подъёмную силу и устойчивость, в ущерб маневренности, и наоборот. Здесь надо отталкиваться от своей цели. Так же нужно учитывать то, что пропеллер создаёт нагрузку на двигатель. Обычно рекомендованный размер будет указан в спецификации.

Питание

Рекомендуемый аккумулятор тоже можно подсмотреть в спецификации. Обычная банка имеет номинальное напряжение 3.7в. При последовательном соединении суммируется напряжение, а при параллельном – ёмкость (она же время полёта). Это значит, что если ты видишь рекомендованный аккумулятор 2-3S Li-po (7,4-11,1V), то тебе потребуется два, или три последовательно соединённых литий-полимерных аккумулятора и соответствующая плата питания. В этом диапазоне всё будет работать (конечно, чем меньше- тем слабее). Параллельно можно суммировать только одинаковые блоки, но зато сколько душе угодно.

Маркировка двигателей для квадрокоптеров

На самом деле стандарта нет. Каждый лепит на свою продукцию что захочет. К счастью, есть общепринятые нормы, которые соблюдает большинство.

Первая буква отражает качество изготовления.

  • «V» серия специально для ответственных мультикоптеров, изготовлена из лучших материалов при высочайшей точности сборки. Обычно, это гоночные электродвигатели, которые вращаются намного быстрее обычных
  • «X» серия для моделей самолётов и мультикоптеров – середнячков. Хороший КПД, качество и сборка по терпимой цене
  • «A» серия – Бюджетное решение, которое будет чуть хуже, чем предыдущие, но всё так же будет хорошо работать. Не стоит её пугаться

Первые четыре цифры, это параметры магнитопровода. Первые две –диаметр, вторые две –толщина набора. Они, на самом деле тебе не очень нужны. Не заморачивайся. Их тебе нужно знать в основном для того, чтобы понимать следующий параметр.

Спонтанный ликбез: Магнитопровод, это та часть двигателя или трансформатора, на которую намотана обмотка. Он набирается из пластин.

Количество витков

От количества витков зависит толщина провода, при равных параметрах магнитопровода. На один и тот же магнитопровод можно намотать 13 или 15 витков (к примеру). Чем больше витков, тем меньше диаметр сечения провода и выше внутреннее сопротивление. Отсюда, при равном питающем напряжении, при большем количестве витков, ток и обороты будут ниже. Это подтверждается параметром KV. Для бесщёточного двигателя с 15 витками оно будет ниже, чем у того же мотора, но с 13 витками.

Последняя буква – вид трёхфазного подключения – звезда или треугольник (Y/* или T/Δ соответственно). Снова не буду грузить электроникой, да и в случае с квадрокоптерами подключение не так важно.

  • Мотор подключенный через звезду будет более мягко и плавно разгоняться, но не сможет развить максимальную заявленную мощность
  • Подключение через треугольник даст более резкий набор скорости и полную заявленную мощность, но потребует намного больший пусковой ток

Возьмём для разбора такую маркировку A2212/15T.

22 – магнитопровод диаметром 22мм
12 — толщина набора 12мм
15 – 15 витков
А – Ширпотреб для бюджетных аппаратов
Т – (иногда заменяют на Δ) намотка типа дельта (треугольником)

Особенности моторов

CW и CCW

Это направления вращения, на которые рассчитан мотор. CW – по часовой стрелке, CCW – против. На самом деле направление вращения всегда можно изменить без потерь. Этот параметр скорее относится к креплению. При вращении в неправильную сторону мотор может разбалтываться, из-за особенностей крепления, или, если пропеллер фиксируется на резьбовом соединении, он будет откручиваться.

Тип магнитов

Мощность двигателей, и их кпд во многом зависят от силы постоянных магнитов ротора. Можно брать исключительно неодимовые магниты. Это, в основном, касается покупок из Китая, где могут подсунуть с виду работающий, но слабенький агрегат.

Кстати, важно, что неодим является крайне хрупким материалом, который плохо переживает удары. Ронять его не стоит, ибо могут появиться микротрещины, которые приведут к потере мощности.

Полый вал

Особым понтом считается полый вал двигателя. Если есть возможность, то стоит брать именно такой. Он совершенно не уступает по прочности цельному валу, так как центральная часть не нагружено, но немного экономит вес.

Шплинты и пружинные стопорные шайбы E clips, C clips

Из-за вибраций, создаваемых моторами и пропеллерами, винтики могут откручиваться или ослабевать. Это серьёзная проблема, ибо конструкция всегда должна быть жёсткой. Решается проблема использованием шплинтов или стопорных шайб.

Шплинт – вариант не самый лучший. Только для того, чтобы что-нибудь не отвалилось. Винтики им укрепить не получится.

Пружинная шайба – По сути, это небольшая пружинка, которая распирает болт в резьбе, тем самым делает его выкручивание проблематичным. Это отличный вариант для крепления любых узлов к раме, однако использовать его имеет смысл только если под шайбой имеется твёрдая поверхность (мягкий пластик не в счёт)

Итог

Дроны беспилотники, это достаточно сложный и точный механизм, который требует тщательного подхода к выбору комплектующих. Надеюсь, после прочтения этой статьи тебе стало понятно чуть больше о движущей силе твоего летательного аппарата.

И как всегда, банальное, но очень важное напутствие – думай, прежде чем делать. Даже куча потраченных денег на самое лучшее оборудование не гарантирует то, что оно будет работать хорошо. Отталкивайся от того, что нужно именно тебе. Читай, узнавай, анализируй.

Если остались вопросы — задавай в комментариях на сайте. Мы постараемся на них ответить. И самое главное, без чего твой коптер точно не полетит. Подписывайся на наши группы в социалках, и делись записями с друзьями (кнопки для этого ты найдёшь внизу). Удачи, пилот, до новых встреч!

Маркировка бесколлекторных моторов для квадрокоптеров, авиамоделей, автомоделей и т.д.

Сегодня в продаже существует великое множество бесколлекторных моторов разных размеров и характеристик: 2212, 2306, 5010 и т.д., но что означают эти цифры?

Маркировка бесколлекторных моторов.

Давайте рассмотрим на примере популярного мотора A2212 1000KV 12N14P

2212 (BLDC) BRUSHLESS DC MOTOR — безколлекторный мотор постоянного тока, работающий на высоких оборотах, специально разработанный для применения в квадрокоптерах, самолетах и других моделях техники. Данные моторы построены по схеме OUTRUNNER, т.е. вращающаяся внешняя часть и стационарная внутренняя. Такой тип моторов очень популярен на рынке, так как достаточно дешев. Моторы данного типа выпускаются с разными характиристиками и поэтому необходимо точно разбираться в них, что бы выбрать лучший мотор для своей модели.

Наименование таких моторов обычно выглядит так: 2212 13T 1000KV 2-4S 12N14P

  • 22 — Диаметр статора, 22мм в данном случае. Чем больше диаметр статора, тем выше его крутящий момент, тем большего диаметра пропеллер можно установить на модель, тем больше тяга на одних и тех же оборотах, тем меньше энергопотребление необходимое для развития той же мощности, чем для более мелких моторов. Сплошные плюсы 😉
  • 12 — Длина статора, 12мм в данном случае. Не путать с высотой мотора. Это высота элемента (зуба), на который накручен проводник внутри мотора.
  • 13T — Число витков, оборотов проводника на каждом зубе мотора. Меньшее количество витков означает большую скорость мотора, но меньший крутящий момент, и наоборото, больше витков — меньше скорость и больший крутящий момент.
  • 1000KV — количество оборотов мотора на 1 вольт подающегося напряжения. Если на этот мотор подать 10В, то он будет вращаться со скоростью 10 000 об/мин. (RPM) Но помните, это скорость обращения пустого вала, если на вал будет установлен пропеллер или какой-то элемент редуктора, то скорость вращения вала может, и обязательно будет, иной, явно меньшей.
  • 2-4S — рабочее напряжение мотора, указывается в количестве банок аккумулятора, подробнее читайте в LI-PO АККУМУЛЯТОРЫ. МАРКИРОВКА.

Колчество магнитов

Иногда в маркировке мотора можно увидеть еще такое обозначение (12N14P). Число перед N означает количество электромагнитов (зубьев) в моторе, а число перед P — количество постоянных магнитов. В большинстве своем, моторы для квадрокоптеров имеют именно такую конфигурацию. Моторы с меньшим KV могут иметь немного меньшее количество магнитов, для более эффективного набора тяги, но сильно этот параметр на крутящий момент не влияет. поэтому чаще всего данный параметр упускается из обозначений и обращать особого внимание на него не стоит.

Прямое или обратное вращение (CW/CWW)

Маркировка у моторов может иметь значения CW и CCW, что означает Clockwise (По часовой стрелке — Прямое), Counter Clockwise (Против часовой стрелки — Обратно). Но это не означает, что мотор может вращаться только в определенном направлении, об этом мы поговорим ниже. Тут речь идет о направлении резьбы на валу мотора, если она имеется. Резьба на валу чаще всего встречается на моторах для квадрокоптеров или самолетов/крыльев, где предусмоттрена установка пропеллеров. Направление резьбы в определенную сторону не дает раскручиваться гайкам крепящим пропеллер. Но как показывает практика, это не является критичным, так как хорошо зажатый и законтрогаенный пропеллер не откручивается.

Принципиальная схема бесколлекторного мотора.

БК моторы подключаются тремя проводами,в каждую единицу времени напряжение подается на две соседние (любые две) обмотки, что заставляет мотор переместиться на один такт (фазу) в нужную сторону. Например подавая напряжение на обмотки W1, W2 (L1, L2) мы заставим мотор сместиться вправо или влево. Направление движения зависит от полярности на контактах L1 и L2. Следовательно, что бы сменить направление движения БК мотора, необходимо поменять полярность любых двух проводов.

Электромоторы

7966

Артикул: 3360

16 390 р

7187

Артикул: SK-400010-03

Бесколлекторный электродвигатель для автомоделей ТОРО X8P 2100KV. Оптимизирован для использования на багги масштаба 1:8. Мощность — до 2600 Вт, максимальные обороты — 50000 об/мин. Бесколлекторные электродвигатели отличаются повышенной мощностью, крутящим моментом и непревзойдённой надёжностью. Благодаря…

4 990 р

7324

Артикул: 3351R

11 990 р

6687

Артикул: CSE-010-0108-02

Мотосистема Mamba Monster 2 от известной фирмы Castle Creations для автомоделей масштаба 1/8. Уникальной особенностью данной системы является влагозащита регулятора и двигателя благодаря чему вы можете применять ее в любых условиях в любое время года. За счет высокой мощности даже самый массивный монстр-трак…

19 990 р

12724

Артикул: CSE-010-0139-00

14 590 р

1407

Артикул: 6635

690 р

1408

Артикул: 6636

900 р

316

Артикул: 3376

10 510 р

313

Артикул: 3371

Бесколлекторный электро двигатель 380-го класса, предназначенный для установки на модели 1:16 масштаба фирмы Traxxas.Спецификация мотора:Электро мотор 380-го классаКоличество об/В 4000 об./ВДиаметр: 28 ммДлина: 48 ммДиаметр вала: 3.17мм Motor, Velineon Mini Maxx 380, brushless (assembled with 16-gauge…

4 290 р

1327

Артикул: 6236

490 р

1326

Артикул: 6235

400 р

311

Артикул: 3354

600 р

1337

Артикул: 6335

1 670 р

1854

Артикул: 3372

1 250 р

310

Артикул: 3353

5 590 р

314

Артикул: 3373

1 140 р

1571

Артикул: 7075

электродвигатель коллекторный 380 тип, 18витков, 100 ват, 4,8-14.4v., 22000об.м.Коллекторный двигатель перед запуском необходимо обкатать!Инструкция по обкатке коллекторных двигателей. Motor, Titan 380 (18-turns) Кол-во витков: 18 |Рабочий ток: 15 |Диаметр двигателя: 27.65 |Напряжение: 4.8-14.4 |Класс:…

2 250 р

427

Артикул: 3785

электродвигатель коллекторный 550 тип, 12витков, 200 ват, 4.8-9.6vКоллекторный двигатель перед запуском необходимо обкатать!Инструкция по обкатке коллекторных двигателей. Motor, Titan 12T (12-Turn, 550 size) Кол-во витков: 12 |Обороты на 1 Вольт: 900 |Диаметр двигателя: 38 |Класс: 540 |Тип: Коллекторный…

3 790 р

485

Артикул: 3975R

3 790 р

484

Артикул: 3975

ведомые шестерни, 2шт.Коллекторный двигатель перед запуском необходимо обкатать!Инструкция по обкатке коллекторных двигателей. Motor,Titan 550 (21-turns/ 14 volts) (1) Диаметр двигателя: 37 |Тип: Коллекторный |Диаметр вала: 3.2 |Класс: 540 |Мощность: 250 |Длина двигателя: 78 |Кол-во витков: 21 |Напряжение:…

3 790 р

1207

Артикул: 5675

электродвигатель коллекторный 700 тип, 10витков, 350 ват, 9,6-16.8v., 15000об.м.Коллекторный двигатель перед запуском необходимо обкатать!Инструкция по обкатке коллекторных двигателей. Motor, Titan 775 (10-turn/16.8 volts) (1) Класс: 700 775|Рабочий ток: 20 |Диаметр вала: 5 |Напряжение: 9.6-16.8 |Тип:…

5 390 р

308

Артикул: 3351

5 790 р

7967

Артикул: 3361

12 900 р

7979

Артикул: 7575X

1 290 р

12934

Артикул: HW-EZRUN-3660SL-4600KV

Описание: Бесколлекторный мотор бессенсорного типа EZRUN 3660SL-4600KV для моделей 1/10  Характеристики: Обороты/вольт: 4600KV Сила тока (без нагрузки): 7.2A  Питание: 2S Li-Po  Диаметр: 36 мм  Длина (без вала): 60 мм  Диаметр вала: 5мм Вес: 262г. В…

7 690 р

12725

Артикул: CSE-010-0108-02

Мотосистема Mamba Monster 2 от известной фирмы Castle Creations для автомоделей масштаба 1/8. Уникальной особенностью данной системы является влагозащита регулятора и двигателя благодаря чему вы можете применять ее в любых условиях в любое время года. Описание: Мотосистема Mamba Monster 2 от известной…

17 990 р

1855

Артикул: 7575

1 001 р

71

Артикул: 1275

Коллекторный электромотор тип 540. Напряжение 7,2 В, 20 витков, 20000 об/мин. 250 Ватт. Опция для автомоделей Traxxas серии SLASH 4X4, BANDIT, BANDIT VXL, STAMPEDE, STAMPEDE VXL, RUSTLER, RUSTLER VXLКоллекторный двигатель перед запуском необходимо обкатать!Инструкция по обкатке коллекторных двигателей.…

2 100 р

5816

Артикул: CC-0123-00

10 775 р

Разница между щеточными и бесщеточными двигателями

В чем разница между щеточными и бесщеточными двигателями? У одного есть кисти, а у другого нет, верно?

Хотя на первый взгляд это, конечно, правда, реальный вопрос заключается в том, почему существуют оба типа? Каковы основные преимущества и ограничения того и другого?

Читайте дальше, чтобы узнать.

СВЯЗАННЫЕ: 10 НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫХ ИЗОБРЕТЕНИЙ НИКОЛА ТЕСЛА

Но, прежде чем мы перейдем к их сравнению, полезно потратить некоторое время на обсуждение каждого типа двигателя по отдельности.

Что такое щеточный мотор?

В щеточном двигателе постоянного тока используются катушки с намотанной проволокой, называемые якорем, которые действуют как двухполюсный электромагнит. Дважды за цикл направление тока меняется на противоположное с помощью коммутатора, который представляет собой механический поворотный переключатель. Полюса электромагнита притягивают и толкают постоянные магниты на внешней стороне двигателя. Затем коммутатор меняет полярность электромагнита якоря, когда его полюса пересекают полюса постоянных магнитов, образуя постоянный ток.

«Деловая сторона» щеточного электродвигателя постоянного тока — роторный узел с коммутатором и обмотками электромагнита. Источник: Zach Hoeken / Flickr

Матовые двигатели были первыми коммерчески важными двигателями и уже более 100 лет используются для работы двигателей в коммерческих и промышленных приложениях. Они самые простые и используются с конца 1800-х годов.

Коллекторные двигатели можно изменять по скорости, изменяя рабочее напряжение или силу магнитного поля внутри них.

Этот уровень управления очень полезен для многих приложений.

Щеточные двигатели обычно состоят из четырех основных компонентов:

  • Статор
  • Ротор или якорь
  • Щетки (очевидно)
  • Коммутатор

Мы обсудим, как эти компоненты работают вместе со следующими раздел.

Как работает щеточный мотор?

Как упоминалось ранее, щеточный двигатель состоит из четырех основных компонентов.Первый, называемый статором, создает стационарное магнитное поле, окружающее ротор.

Типичная анатомия щеточного двигателя DB.

Вверху слева: Двигатель и корпус в сборе.

Вверху справа: (слева направо) пластиковая крышка с открытыми щетками, ротор с коммутатором и электромагнитными обмотками, а также корпус с постоянными магнитами и статором внутри.

Внизу слева: Изолированный ротор / якорь в сборе (обмотки электромагнита коммутатора и т. Д.).

Внизу справа: Крупным планом пластиковая крышка с щеточными электродами.

Источник: Илья Криворук / Wikimedia Commons

Это магнитное поле создается с помощью двух изогнутых постоянных магнитов. Эти магниты обычно неподвижны (не двигаются), отсюда и термин.

Также важно отметить, что у одного будет северный полюс, направленный в сторону ротора, а у другого — южный полюс в сторону ротора.

Ротор или якорь состоит из проволочных катушек, которые при прохождении через них электричества могут создавать магнитное поле.

Это часть, которая движется (отсюда и название «ротор») и вращает главный вал двигателя.

Благодаря магнитному полярному притяжению, магнитное поле ротора будет пытаться выровняться / отталкиваться с полем статора, заставляя ротор вращаться вокруг своей оси.

Когда к двигателю подается электричество, создается магнитное поле, которое притягивает (и отталкивает) фиксированные магниты в статоре. Для того чтобы ротор продолжал вращаться, магнитное поле необходимо реверсировать каждые оборотов ротора на 180 градусов и оборотов (в простом щеточном двигателе с одним якорем).

Упрощенная схема простого щеточного двигателя постоянного тока. По материалам: Джаред Оуэн / YouTube

Это изменение магнитной полярности ротора выполняется щетками двигателя (обычно сделанными из угля) и коммутатором (частью, которая «коммутирует» или реверсирует электрический ток в якорь ротора. всего два фиксированных электрода, которые трутся о кольцо коммутатора, когда оно вращается вместе с ротором.

Щетки также будут подпружинены, чтобы гарантировать, что они остаются в контакте с коммутатором.

Коммутатор обычно состоит из небольшого, обычно медного, цилиндра, прикрепленного к ротору с перерывами через равные промежутки времени (например, 180 градусов в роторе с одним якорем). Электрический ток будет течь через одну половину коммутатора, через якорь и обратно из другой половины коммутатора.

При вращении ротора (якоря) вращается и коммутатор, постоянно замыкая и размыкая электрическую цепь щетками. Это приводит к тому, что магнитные полюса обмоток ротора меняют магнитную полярность, поскольку цепь разрывается в одном направлении и повторно подключается в другом — т.е.е. ток меняется каждые на 180 градусов .

Более сложные двигатели будут иметь ряд якорей с разрывами между ними на коллекторе. Это помогает предотвратить потенциальное заклинивание двигателя, если щетки замыкают цепь через зазоры коллектора.

Другими словами, каждая петля якоря по очереди превращается в электромагнит и притягивается / отталкивается от внешних постоянных магнитов неподвижного статора. Довольно аккуратно.

В реальных двигателях якорь также будет состоять из массы проводов вместо одного провода.Это помогает значительно улучшить силу электромагнита и, следовательно, крутящий момент двигателя.

Более сложная схема щеточного двигателя постоянного тока. Обратите внимание на множественные якоря и связанные с ними разрывы в кольце коммутатора. Источник: Джаред Оуэн / YouTube

Обычно щеточные двигатели постоянного тока помещаются в штампованный стальной и оцинкованный корпус с пластиковым колпачком на одном конце. Корпус и крышка обычно имеют ряд отверстий, которые обычно используются для прохождения потока воздуха через двигатель и предотвращения перегрева.

Также обычно есть отверстия под винты для крепления двигателя на месте. Пластиковая крышка также будет удерживать пару соединительных штифтов для подключения источника питания и предотвращения короткого замыкания из-за контакта с металлическим корпусом двигателя.

Если у вас возникли проблемы с визуализацией того, как работает щеточный двигатель постоянного тока, вот отличная симуляция.

Для чего используются щеточные двигатели?

Матовые электродвигатели постоянного тока (BLDC) можно найти практически везде в вашем доме и в дороге.Всякий раз, когда требуется средство преобразования электричества во вращательное движение, скорее всего, вы найдете щеточный двигатель постоянного тока.

В вашем доме любая игрушка или электронное устройство, скорее всего, будет иметь такое. Электрические зубные щетки, моторизованные хлеборезки, любимая радиоуправляемая машинка вашего ребенка — все это воплотит в жизнь эти удивительные образцы инженерной мысли.

Во всем мире щеточные двигатели постоянного тока до сих пор широко используются в таких машинах, как электрические силовые установки, краны, буровые установки и сталепрокатные станы, и это лишь некоторые из них, благодаря способности изменять соотношение крутящего момента к скорости, который предназначен исключительно для щеточных двигателей

Что такое бесщеточный двигатель?

В отличие от щеточных двигателей постоянного тока, и, как следует из названия, бесщеточные двигатели постоянного тока избавляются от необходимости использовать щеточные электроды для вращения ротора.Они также устраняют необходимость в физическом коммутаторе.

Схема бесщеточного двигателя постоянного тока Outrunner. Изменено по: JAES / YouTube

Также известные как двигатели с электронной коммутацией (двигатели ECM или EC), они, как широко считается, имеют более высокое отношение мощности к массе, скорость, уровень контроля и более низкие требования к техническому обслуживанию по сравнению с щеточными двигателями. .

Они также частично меняют принцип работы щеточного двигателя. Например, постоянные магниты используются на роторе, а управляемые электромагниты используются для вращения ротора.

Бесщеточные двигатели обычно бывают двух видов:

  • Inrunner — здесь статор расположен вне ротора.
  • Outrunner — здесь статор расположен внутри ротора. Так обстоит дело со старыми дисководами гибких дисков и т. Д. Этот термин происходит от того факта, что ротор вращается или вращается вокруг внешней стороны.
Пример бесщеточного двигателя постоянного тока Outrunner. Этот пример — разобранный дисковод гибких дисков. Обратите внимание на радиальные катушки статора слева и «колпачок» ротора справа.Постоянные магниты представляют собой серое кольцо по периметру ротора. Источник: Себастьян Коппехель / Wikimedia Commons

В бесщеточном двигателе медные катушки обмотки закреплены, поскольку это постоянный магнит, который вращается вместе с ротором. Небольшая печатная плата используется для имитации работы щеток в обычном щеточном двигателе, управляя подачей энергии на электромагниты.

В остальном основной принцип технологии такой же, как и у щеточного двигателя, хотя применение немного отличается.Бесщеточные двигатели впервые появились в 1960-х годах благодаря появлению твердотельной электроники.

Как работает бесщеточный двигатель?

Мы уже подробно рассмотрели, как работает щеточный двигатель. Бесщеточный двигатель, как предлагалось ранее, работает аналогичным образом, за исключением того, какие части фиксированы, а какие вращаются.

Электрический ток вообще не подается на ротор, а постоянные магниты прикреплены к валу, а не к статору.Катушки электромагнита закреплены на статоре, поэтому отпадает необходимость в щеточных электродах и коммутаторе.

Как и в щеточных катушках электромагнита, катушки здесь обычно состоят из сердечника из мягкого железа, обернутого проволокой.

Неподвижные катушки электромагнита последовательно включаются и выключаются, чтобы временно намагнитить их, чтобы либо оттолкнуть, либо привлечь постоянные магниты на роторе. По сути, они используют магнетизм, чтобы толкать и тянуть магниты, прикрепленные к ротору, чтобы повлиять на вращение вала.

Схема, показывающая принцип работы бесщеточного двигателя. В этом случае катушка 2 и ее противоположная партнерская катушка находятся под напряжением. «Крышка» внешнего ротора вращается за счет притяжения противоположных магнитных полюсов внутренних катушек электромагнита и внешних фиксированных постоянных магнитов. В этом случае ротор будет вращаться против часовой стрелки. Источник: JAES / YouTube

Таким образом, крутящий момент создается за счет постоянного смещения магнитных полей ротора и статора. Когда постоянные магниты пытаются выровняться, система управления двигателем автоматически отключается или изменяет полярность электромагнитов, чтобы поддерживать рассогласование полей.

Это достигается за счет использования датчиков, способных определять угол поворота ротора (в частности, постоянных магнитов) в любой момент времени. Полупроводниковые переключатели, такие как транзисторы, затем используются для изменения электрического тока через электромагнитные обмотки.

Как и в щеточном двигателе, магнитное поле катушек может быть изменено по требованию путем изменения направления тока внутри них. Их также можно полностью отключить, просто отключив подачу электрического тока на катушку (например, выключив ее).

Вращением вала также можно управлять, регулируя величину тока в катушках.

Еще один пример бесщеточного двигателя постоянного тока Outrunner. Статор находится слева, а ротор (с видимыми постоянными магнитами) — справа. Источник: Ленц Гриммер / Flickr

Для чего используются бесщеточные двигатели?

Бесщеточные двигатели постоянного тока, как и щеточные, сегодня используются почти повсеместно. Из-за их высокой эффективности и управляемости, не говоря уже о более длительном сроке службы, они, как правило, используются в устройствах, которые либо работают постоянно, либо используются регулярно.

Их можно найти, например, в стиральных машинах, кондиционерах, электрических вентиляторах и другой бытовой электронике. Благодаря своему принципу работы они способствовали значительному снижению энергопотребления многих современных электронных устройств.

В электромобилях и дронах также хорошо используются бесщеточные двигатели благодаря их способности обеспечивать точное управление. Это важно, поскольку дронам необходимо постоянно и точно контролировать скорость каждого ротора, чтобы выполнять такие действия, как парение.

Вы также можете найти их в вакуумных машинах, и раньше они использовались для вращения жестких дисков в старых компьютерах. Они также широко используются в сборках компьютерных вентиляторов.

Бесщеточный канальный вентилятор постоянного тока демонтированный. Не два больших электромагнита с фиксированной катушкой и печатная плата. Источник: Materialscientist / Wikimedia Commons

Долговечность и эксплуатационная надежность в долгосрочной перспективе, а также энергоэффективность и высокое соотношение выходной мощности к размеру быстро делают их предпочтительными двигателями для многих разрабатываемых сегодня электронных устройств.

По этой причине ожидается, что бесщеточные двигатели будут находить все более широкое применение. Они, вероятно, будут, например, обычным явлением для сервисных роботов, поскольку бесщеточные двигатели лучше подходят для управления силой, чем другие альтернативы, такие как шаговые двигатели.

В чем основное различие между щеточными и бесщеточными двигателями?

К настоящему времени вы должны понимать разницу между двумя типами двигателей. Учитывая их различный дизайн, они обладают некоторыми другими преимуществами перед другим.

К ним относятся, но не ограничиваются:

  • Щеточные двигатели относительно неэффективны из-за потерь мощности из-за трения и передачи мощности через систему коммутатора.
  • Бесщеточные двигатели, с другой стороны, более эффективны из-за отсутствия механических потерь, наблюдаемых в щеточных двигателях.
  • Благодаря своей конструкции щеточные двигатели имеют более короткий срок службы из-за износа щеток. Обычно они требуют замены каждые два-семь лет, в зависимости от рабочих температур и рабочей среды.
  • Поскольку в бесщеточных двигателях отсутствуют щетки и физические коммутаторы, они требуют меньшего общего обслуживания.
Изменено из: Shaswat Regmi / YouTube
  • Матовые двигатели требуют более сложных методов управления скоростью. Снижение напряжения снижает крутящий момент двигателя, но это происходит за счет более низких скоростей, поскольку крутящий момент резко падает.
  • Бесщеточные двигатели относительно очень просты в управлении. По этой причине крутящий момент для бесщеточных двигателей обычно выше на более низких скоростях.
  • Щеточные двигатели, как правило, работают слишком быстро, чтобы их можно было использовать в большинстве приложений. По этой причине им, как правило, требуется зубчатая передача для снижения скорости и, следовательно, увеличения крутящего момента.
  • Бесщеточные двигатели, однако, в этом отношении превосходны. По этой причине они часто используются напрямую без зубчатой ​​передачи. В некоторых специализированных приложениях может использоваться зубчатая передача, если требуется очень высокая точность или больший крутящий момент.
  • Бесщеточные двигатели легче, долговечнее, эффективнее и безопаснее для некоторых применений.Они также работают намного тише.
  • Двигатели со втулкой могут образовывать искры, что не идеально для мест, где существует опасность взрыва. По этой причине бесщеточные двигатели часто являются предпочтительным выбором в опасных условиях труда.
  • Многие инструменты, в которых используются бесщеточные двигатели, часто называют «интеллектуальными двигателями». Это связано с тем, что датчики используются для определения сопротивления двигателя для таких вещей, как электродрели. Таким образом, подача тока может регулироваться автоматически.Это позволяет таким инструментам быть очень эффективными с точки зрения потребления электроэнергии.
  • Учитывая относительную сложность бесщеточных двигателей, неудивительно, что они, как правило, дороже. С другой стороны, щеточные двигатели относительно дешевы.

А это, как говорится, накрутка.

Мы надеемся, что теперь вы имеете представление о двух типах двигателей и основных принципах, лежащих в основе их конструкции. Теперь вы также должны понимать относительные плюсы и минусы любого устройства.

Итак, в следующий раз, когда вы подумываете о том, чтобы купить себе электроинструмент или двигатель для следующего проекта, вы можете подумать о том, чтобы потратить немного больше на бесщеточный?

Коммутирующий энкодер | Quantum Devices, Inc.

27 августа 2014 г.

В чем разница между бесщеточным двигателем с переключаемым энкодером и щеточным двигателем?

Ну щетки конечно. А без щеток — необходимость в коммутирующем энкодере для токоведущей.

Да, но что значит , что ?

Принцип внутренней работы как бесщеточного двигателя постоянного тока, так и щеточного двигателя постоянного тока практически одинаков. Когда обмотки двигателя находятся под напряжением, создается временное магнитное поле, которое отталкивается и / или притягивается к постоянным магнитам. Эта сила преобразуется во вращение вала, что позволяет двигателю выполнять работу. Когда вал вращается, электрический ток направляется к разным наборам обмоток, поддерживая электродвижущее отталкивание / притяжение, заставляя ротор непрерывно вращаться.

Различия в конструкции

Щетки внутри электродвигателей используются для подачи тока на обмотки электродвигателя через контакты коммутатора. Бесщеточные двигатели не имеют этих токоведущих коммутаторов. Поле внутри бесщеточного двигателя переключается через усилитель, запускаемый коммутирующим энкодером, например оптическим энкодером.

Обмотки находятся на роторе (вращающаяся часть двигателя) для щеточных двигателей и на статоре (неподвижная часть двигателя) для бесщеточных двигателей.

Щеточный двигатель: обмотки на роторе, магниты на статоре

За счет размещения обмоток на внешней неподвижной части электродвигателя необходимость в щетках может быть устранена.

Бесщеточный двигатель: обмотки на статоре, магниты на роторе

Есть сведения о щеточных двигателях, впервые разработанных в 1830-х годах Майклом Фарадеем.

Щеточный двигатель Преимущества:

Упрощенная проводка: двигатели щеток могут быть подключены напрямую к источнику постоянного тока, а управление может быть простым, как переключатель

Низкая стоимость

Brushed Motor Недостатки:

Менее эффективный

Электрически зашумлены: переключающее действие коммутаторов, постоянно создающее и размыкающее индуктивные цепи, создает большое количество электрических и электромагнитных помех.

Срок службы: поскольку они постоянно находятся в физическом контакте с валом, щетки и коммутаторы изнашиваются

Показаны щетки и коммутаторы

Показаны моторные щетки со снятым ротором

Бесщеточный двигатель с коммутирующим энкодером Преимущества:

Длительный срок службы: щетки не изнашиваются
Низкие затраты на обслуживание: замена щеток не требуется
Высокая эффективность

Бесщеточный двигатель с коммутирующим энкодером Недостатки:

Высокая начальная стоимость: необходимость в коммутационном устройстве, таком как энкодер и привод или контроллер

Статор бесщеточного двигателя

Ротор бесщеточного двигателя

Эффективность бесщеточного двигателя и щеточного двигателя:

Бесщеточные двигатели обычно имеют КПД 85-90%, тогда как щеточные двигатели постоянного тока имеют КПД около 75-80%.

Эта разница в эффективности означает, что большая часть общей мощности, используемой двигателем, превращается в силу вращения и меньше теряется в виде тепла.

Джим — инженер по приложениям в компании Quantum Devices Inc., ведущем производителе инкрементальных энкодеров.

Если вы производитель бесщеточных двигателей, которому требуется коммутирующий энкодер, свяжитесь с Quantum Devices сегодня для получения индивидуального предложения.

Конструктивные отличия:

В чем разница между щеточными и бесщеточными двигателями постоянного тока?

Parvalux производит электродвигатели более 70 лет, и в этом коротком блоге мы хотим объяснить существенные различия между щеточными и бесщеточными электродвигателями постоянного тока.

Что такое щеточный электродвигатель постоянного тока?

Щеточный двигатель постоянного тока имеет постоянные магниты внутри своего внешнего корпуса с вращающимся якорем внутри. Постоянные магниты неподвижны и называются «статором». Вращающийся якорь содержит электромагнит и называется «ротором».

В щеточном двигателе постоянного тока ротор вращается на 180 градусов, когда на якорь подается электрический ток. Чтобы выйти за пределы начальных 180 градусов, полюса электромагнита должны перевернуться.Угольные щетки контактируют со статором во время вращения ротора, изменяя магнитное поле и позволяя ротору вращаться на 360 градусов.

Преимущества

  • Высокий пусковой крутящий момент: Для применений, в которых необходимо очень быстро набрать скорость, щеточный электродвигатель с высоким крутящим моментом — это выбор. Например, в таких приложениях, как автоприцепы, необходим высокий пусковой крутящий момент.
  • Низкая стоимость: Щеточные двигатели постоянного тока относительно недороги в производстве и покупке по сравнению с бесщеточными двигателями постоянного тока.
  • Подходит для промышленных сред: Из-за высокого пускового момента щеточные двигатели также являются популярным выбором в промышленных условиях.

Недостатки

  • Риск повышенного обслуживания: Из-за трения угольных щеток двигателя они со временем изнашиваются естественным образом. В результате щеточные электродвигатели с большей вероятностью потребуют какого-либо обслуживания в виде очистки или замены щеток.
  • Низкая скорость: Несмотря на высокий пусковой крутящий момент, щеточные двигатели не так способны поддерживать высокие скорости. Это связано с тем, что работа щеточного двигателя на постоянной высокой скорости может привести к его нагреванию.

Что такое бесщеточный двигатель постоянного тока?

Подобно щеточному двигателю, бесщеточный двигатель работает, меняя полярность обмоток внутри двигателя. По сути, это электродвигатель с вывернутой щеткой, который устраняет необходимость в щетках. В бесщеточном двигателе постоянного тока постоянные магниты прикреплены к ротору, а электромагниты — на статоре.Электронный регулятор скорости (ESC) регулирует или «коммутирует» заряд на электромагниты в статоре, чтобы ротор мог перемещаться на 360 градусов.

Преимущества

  • Длительный срок службы: Бесщеточные двигатели постоянного тока не имеют щеток, что означает, что они требуют меньшего обслуживания, чем их щеточные аналоги.
  • КПД: Отсутствие щеток означает, что скорость не теряется, что делает бесщеточные двигатели постоянного тока немного более эффективными, обычно на 85-90% по сравнению с их щеточными аналогами при типичном КПД 75-80%.
  • Тихая работа: Бесщеточные двигатели из-за отсутствия щеток работают очень тихо и имеют особенно плавную работу. Это особенно полезно для приложений, требующих таких свойств, например, для подъемников для пациентов.

Недостатки

  • Требуется контроллер: Бесщеточные двигатели постоянного тока должны быть подключены к электронному регулятору скорости (ESC), чтобы ток проходил к электромагнитам.
  • Стоимость: Из-за необходимости в контроллере бесщеточные двигатели постоянного тока могут быть более дорогими.

Для получения дополнительной информации о том, какой электродвигатель постоянного тока лучше всего подходит для вашего применения, свяжитесь с нашей дружной командой. Просто позвоните по телефону +44 (0) 1202 512575, чтобы поговорить с одним из наших экспертов, или заполните нашу быструю онлайн-форму для связи — мы с нетерпением ждем вашего ответа!

Бесщеточные двигатели постоянного тока против щеточных двигателей постоянного тока: когда и почему выбирать один вместо другого | Статья

.

СТАТЬЯ

Пит Миллетт

Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылается раз в месяц

Мы ценим вашу конфиденциальность


Введение

Во многих приложениях управления движением используются двигатели постоянного тока с постоянными магнитами.Поскольку проще реализовать системы управления с использованием двигателей постоянного тока по сравнению с двигателями переменного тока, они часто используются, когда необходимо контролировать скорость, крутящий момент или положение.

Существует два типа обычно используемых двигателей постоянного тока: щеточные двигатели и бесщеточные двигатели (или двигатели постоянного тока с BLDC). Как следует из их названия, щеточные двигатели постоянного тока имеют щетки, которые используются для коммутации двигателя, чтобы заставить его вращаться. Бесщеточные двигатели заменяют механическую функцию коммутации электронным управлением.

Во многих случаях можно использовать щеточный или бесщеточный двигатель постоянного тока.Они работают на тех же принципах притяжения и отталкивания между катушками и постоянными магнитами. У обоих есть преимущества и недостатки, из-за которых вы можете выбрать один из них, в зависимости от требований вашего приложения.

Щеточные двигатели постоянного тока

Щеточные двигатели постоянного тока (изображение: maxon group)

В двигателях постоянного тока

для создания магнитного поля используются намотанные катушки из проволоки. В щеточном двигателе эти катушки могут свободно вращаться, приводя в движение вал — они являются частью двигателя, называемой «ротором».Обычно катушки намотаны на железный сердечник, хотя есть также электродвигатели с щеточным покрытием, которые не имеют сердечника, где обмотка является самоподдерживающейся.

Неподвижная часть двигателя называется «статором». Постоянные магниты используются для создания постоянного магнитного поля. Обычно эти магниты расположены на внутренней поверхности статора вне ротора.

Для создания крутящего момента, который заставляет ротор вращаться, магнитное поле ротора должно непрерывно вращаться, так что это поле притягивает и отталкивает фиксированное поле статора.Чтобы поле вращалось, используется ползунковый электрический переключатель. Переключатель состоит из коммутатора, который обычно представляет собой сегментированный контакт, установленный на роторе, и неподвижных щеток, установленных на статоре.

По мере вращения ротора коммутатор постоянно включает и выключает различные наборы обмоток ротора. Это заставляет катушки ротора постоянно притягиваться и отталкиваться от неподвижных магнитов статора, что заставляет ротор вращаться.

Поскольку существует некоторое механическое трение между щетками и коллектором — и поскольку это электрический контакт, он обычно не подлежит смазке — происходит механический износ щеток и коллектора в течение всего срока службы двигателя.Этот износ в конечном итоге достигнет точки, когда двигатель перестанет работать. Многие щеточные двигатели, особенно большие, имеют сменные щетки, обычно сделанные из угля, которые предназначены для поддержания хорошего контакта при износе. Эти двигатели требуют периодического обслуживания. Даже со сменными щетками, в конечном итоге, коммутатор также изнашивается до такой степени, что необходимо заменить двигатель.

Для приведения в действие щеточного двигателя на щетки подается постоянное напряжение, которое пропускает ток через обмотки ротора, заставляя двигатель вращаться.

В случаях, когда необходимо вращение только в одном направлении и не нужно контролировать скорость или крутящий момент, для щеточного двигателя не требуется никакой приводной электроники. В таких приложениях напряжение постоянного тока просто включается и выключается, чтобы двигатель работал или останавливался. Это типично для недорогих приложений, таких как моторизованные игрушки. Если необходимо реверсирование, это можно сделать с помощью двухполюсного переключателя.

Для облегчения управления скоростью, крутящим моментом и направлением используется «H-мост», состоящий из электронных переключателей — транзисторов, IGBT или MOSFET — позволяющих двигателю вращаться в любом направлении.Это позволяет подавать напряжение на двигатель любой полярности, что заставляет двигатель вращаться в противоположных направлениях. Скорость или крутящий момент двигателя можно контролировать с помощью широтно-импульсной модуляции одного из переключателей.

Бесщеточные двигатели постоянного тока

Бесщеточные двигатели постоянного тока (изображение maxon group)

Бесщеточные двигатели постоянного тока работают по тому же принципу магнитного притяжения и отталкивания, что и щеточные двигатели, но они устроены несколько иначе. Вместо механического коммутатора и щеток магнитное поле статора вращается с помощью электронной коммутации.Это требует использования активной управляющей электроники.

В бесщеточном двигателе к ротору прикреплены постоянные магниты, а к статору — обмотки. Бесщеточные двигатели могут быть сконструированы с ротором внутри, как показано выше, или с ротором на внешней стороне обмоток (иногда называемый двигателем с внешним двигателем).

Число обмоток, используемых в бесщеточном двигателе, называется числом фаз. Хотя бесщеточные двигатели могут быть сконструированы с различным числом фаз, трехфазные бесщеточные двигатели являются наиболее распространенными.Исключение составляют небольшие охлаждающие вентиляторы, которые могут использовать только одну или две фазы.

Три обмотки бесщеточного двигателя соединены по схеме «звезда» или «треугольник». В любом случае к двигателю подключаются три провода, а технология привода и форма сигнала идентичны.

Трехфазные двигатели могут быть сконструированы с различными магнитными конфигурациями, называемыми полюсами. Самые простые трехфазные двигатели имеют два полюса: ротор имеет только одну пару магнитных полюсов, один северный и один южный.Двигатели также могут быть построены с большим количеством полюсов, что требует большего количества магнитных секций в роторе и большего количества обмоток в статоре. Более высокое количество полюсов может обеспечить более высокую производительность, хотя очень высокие скорости лучше достигаются с меньшим количеством полюсов.

Для управления трехфазным бесщеточным двигателем необходимо, чтобы каждая из трех фаз могла быть подключена либо к входному напряжению питания, либо к земле. Для этого используются три схемы управления «полумостом», каждая из которых состоит из двух переключателей.Переключатели могут быть биполярными транзисторами, IGBT или MOSFET, в зависимости от требуемого напряжения и тока.

Существует ряд методов привода, которые можно использовать для трехфазных бесщеточных двигателей. Самый простой из них называется трапециевидной, блочной или 120-градусной коммутацией. Трапецеидальная коммутация в чем-то похожа на метод коммутации, используемый в щеточном двигателе постоянного тока. В этой схеме в любой момент времени одна из трех фаз подключена к земле, одна остается разомкнутой, а другая приводится в действие напряжением питания.Если требуется управление скоростью или крутящим моментом, обычно фаза, подключенная к источнику питания, имеет широтно-импульсную модуляцию. Поскольку фазы переключаются резко в каждой точке коммутации, а вращение ротора является постоянным, есть некоторое изменение крутящего момента (называемое пульсацией крутящего момента) при вращении двигателя.

Для повышения производительности можно использовать другие методы коммутации. Синусоидальная или 180-градусная коммутация постоянно пропускает ток через все три фазы двигателя. Электроника привода генерирует синусоидальный ток через каждую фазу, каждая из которых смещена на 120 градусов относительно другой.Этот метод привода сводит к минимуму пульсации крутящего момента, а также акустический шум и вибрацию и часто используется для приводов с высокими рабочими характеристиками или с высоким КПД.

Для правильного вращения поля управляющая электроника должна знать физическое положение магнитов на роторе относительно статора. Часто информация о положении получается с помощью датчиков Холла, установленных на статоре. Когда магнитный ротор вращается, датчики Холла улавливают магнитное поле ротора. Эта информация используется электроникой привода для пропускания тока через обмотки статора в такой последовательности, которая вызывает вращение ротора.

Используя три датчика Холла, трапецеидальную коммутацию можно реализовать с помощью простой комбинационной логики, поэтому не требуется сложной управляющей электроники. Другие методы коммутации, такие как коммутация синуса, требуют немного более сложной управляющей электроники и обычно используют микроконтроллер.

Помимо обеспечения обратной связи по положению с помощью датчиков Холла, существуют различные методы, которые можно использовать для определения положения ротора без датчиков. Самый простой — это контролировать обратную ЭДС на незадействованной фазе, чтобы определить магнитное поле относительно статора.Более сложный алгоритм управления, называемый полевым управлением или FOC, вычисляет положение на основе токов ротора и других параметров. FOC обычно требует довольно мощного процессора, так как есть много вычислений, которые нужно выполнять очень быстро. Это, конечно, дороже, чем простой метод трапецеидального управления.

Щеточные и бесщеточные двигатели: преимущества и недостатки

В зависимости от области применения могут быть причины, по которым вы можете использовать бесщеточный двигатель вместо щеточного двигателя.В следующей таблице приведены основные преимущества и недостатки каждого типа двигателя:

Мотор с щеткой Бесщеточный двигатель
Срок службы Короткое (износ щеток) Длинный (без щеток)
Скорость и ускорение Средний Высокая
КПД Средний Высокая
Электрический шум Шумный (искрение втулки) Тихий
Акустический шум и пульсация крутящего момента Плохо Среднее (трапециевидное) или хорошее (синусоидальное)
Стоимость Самый низкий Средний (дополнительная электроника)

Срок службы

Как упоминалось ранее, одним из недостатков щеточных двигателей является механический износ щеток и коллектора.В частности, угольные щетки являются жертвой, и во многих двигателях они предназначены для периодической замены в рамках программы технического обслуживания. Мягкая медь коллектора также медленно изнашивается щетками и в конечном итоге достигает точки, когда двигатель больше не работает. Поскольку бесщеточные двигатели не имеют подвижных контактов, они не страдают от этого износа.

Скорость и ускорение

Скорость вращения щеточных двигателей может быть ограничена щетками и коллектором, а также массой ротора.На очень высоких скоростях контакт щетки с коммутатором может стать неустойчивым, и искрение щетки возрастет. В большинстве щеточных двигателей также используется сердечник из многослойного железа в роторе, что придает им большую инерцию вращения. Это ограничивает скорость разгона и замедления двигателя. Можно построить бесщеточный двигатель с очень мощными редкоземельными магнитами на роторе, что минимизирует инерцию вращения. Конечно, это увеличивает стоимость.

Электрический шум

Щетки и коммутатор образуют своего рода электрический выключатель.Когда двигатель вращается, переключатели размыкаются и замыкаются, в то время как значительный ток проходит через обмотки ротора, которые являются индуктивными. Это приводит к возникновению дуги на контактах. Это создает большой электрический шум, который может попасть в чувствительные цепи. Возникновение дуги можно несколько уменьшить, добавив к щеткам конденсаторы или RC-демпферы, но мгновенное переключение коммутатора всегда создает некоторый электрический шум.

Акустический шум

Щеточные двигатели имеют «жесткое переключение», то есть ток резко переключается с одной обмотки на другую.Создаваемый крутящий момент изменяется в зависимости от вращения ротора, когда обмотки включаются и выключаются. С помощью бесщеточного двигателя можно управлять токами обмоток таким образом, чтобы ток постепенно передавался от одной обмотки к другой. Это снижает пульсацию крутящего момента, которая представляет собой механическую пульсацию энергии на ротор. Пульсация крутящего момента вызывает вибрацию и механический шум, особенно при низких оборотах ротора.

Стоимость

Поскольку бесщеточные двигатели требуют более сложной электроники, общая стоимость бесщеточного привода выше, чем стоимость щеточного двигателя.Несмотря на то, что бесщеточный двигатель проще в изготовлении, чем щеточный двигатель, поскольку в нем отсутствуют щетки и коммутатор, технология щеточного двигателя является очень зрелой, а производственные затраты низки. Ситуация меняется по мере того, как бесщеточные двигатели становятся все более популярными, особенно в больших объемах, таких как автомобильные двигатели. Кроме того, стоимость электроники, такой как микроконтроллеры, продолжает снижаться, что делает бесщеточные двигатели более привлекательными.

Сводка

Из-за снижения затрат и повышения производительности бесщеточные двигатели становятся все более популярными во многих областях применения.Но все же есть места, где щеточные двигатели имеют больше смысла.

Многое можно узнать, изучив применение бесщеточных двигателей в автомобилях. По состоянию на 2020 год большинство двигателей, которые работают, когда машина работает, — например, насосы и вентиляторы — перешли от щеточных двигателей к бесщеточным двигателям для повышения их надежности. Добавленная стоимость двигателя и электроники более чем компенсирует более низкий уровень отказов в полевых условиях и снижение требований к техническому обслуживанию.

С другой стороны, двигатели, которые используются нечасто, например двигатели, приводящие в движение сиденья с электроприводом и электрические стеклоподъемники, остались преимущественно щеточными двигателями.Причина в том, что общее время работы в течение всего срока службы автомобиля очень мало, и очень маловероятно, что двигатели выйдут из строя в течение всего срока службы автомобиля.

Поскольку стоимость бесщеточных двигателей и связанной с ними электроники продолжает снижаться, бесщеточные двигатели находят свое применение в приложениях, которые традиционно использовались щеточными двигателями. Еще один пример из автомобильного мира: в двигателях регулировки сиденья в высокопроизводительных платах используются бесщеточные двигатели, поскольку они производят меньше акустического шума.

Получить техническую поддержку

Сравнение бесщеточных и щеточных двигателей постоянного тока

Автор: TWPe-jpc, | Оставить комментарий

Бесщеточный двигатель против щеточного двигателя

Вот уже несколько лет мы видим, что бесщеточные двигатели доминируют в индустрии передовых электроинструментов. Действительно ли имеет значение использование бесщеточного двигателя вместо щеточного? Да, конечно. Между ними есть существенная разница.

Давайте посмотрим на основы двигателя постоянного тока. Двигатель постоянного тока — это все о магнитах и ​​электромагнетизме. Противоположно заряженные магниты притягиваются друг к другу. Основная идея двигателя постоянного тока заключается в удержании противоположного заряда вращающегося компонента, притягиваемого к неподвижным магнитам (статору) перед ним, чтобы он создавал постоянное тяговое усилие. Это движение вперед, вызванное физическим поведением электромагнетизма.

Принцип:
Он основан на том принципе, что когда проводник с током помещается в магнитное поле, он испытывает механическую силу, направление которой задается правилом левой руки Флеминга, а величина — силой
, F = BI l ньютон
Где B — магнитное поле в Вебер / м2.
I — сила тока в амперах, а
l — длина катушки в метрах.
Сила, ток и магнитное поле направлены в разные стороны.

Конструктивные отличия:
Щетки внутри электродвигателя используются для подачи тока на обмотки электродвигателя через контакты коммутатора. Бесщеточный двигатель не имеет токоведущих коммутаторов. Поле внутри бесщеточного двигателя переключается через усилитель, запускаемый коммутирующим устройством, например, оптическим энкодером.

В щеточном двигателе постоянного тока используется конфигурация катушек с намотанной проволокой, якорь, действующий как двухполюсный электромагнит. Направленность тока меняется дважды за цикл с помощью переключателя, механического поворотного переключателя. Это облегчает прохождение тока через якорь; таким образом, полюса электромагнита тянутся и отталкиваются от постоянных магнитов снаружи двигателя. Затем коммутатор меняет полярность электромагнита якоря, когда его полюса пересекают полюса постоянных магнитов.

В бесщеточном двигателе, напротив, в качестве внешнего ротора используется постоянный магнит. Кроме того, он использует три фазы приводных катушек и специализированный датчик, отслеживающий положение ротора. Когда датчик отслеживает положение ротора, он отправляет контрольные сигналы на контроллер. Контроллер, в свою очередь, активирует катушки структурированным образом — одну фазу за другой.

См. Наш Бесщеточный двигатель

Бесщеточные двигатели

vs.Щеточные двигатели

Электродвигатели постоянного тока — одна из самых фундаментальных машин за последние 200 лет. Этот электродвигатель использует постоянный ток для создания вращательного движения и позволяет конструкторам создавать электроинструменты, мобильное оборудование, компьютерные компоненты и другие бесценные приложения с батарейным питанием. Это класс, отличный от двигателей переменного тока, которые столь же многочисленны, но имеют различные преимущества (подробнее см. В нашей статье о синхронных двигателях и асинхронных двигателях). Класс двигателей постоянного тока в целом разделен на щеточные двигатели постоянного тока и бесщеточные двигатели постоянного тока, и эта статья поможет тем, кто хочет понять, что отличает один двигатель постоянного тока от другого.Основные принципы, лежащие в основе обоих типов двигателей постоянного тока, будут объяснены, а затем сравнены, чтобы показать, где каждая машина работает лучше всего в отрасли.

Щеточные двигатели

Щеточные электродвигатели постоянного тока (часто называемые просто «щеточные электродвигатели») — одни из самых старых электродвигателей, в которых для выработки механической энергии используется постоянный ток с механической коммутацией. Легче всего понять, как работает щеточный двигатель, показывая его различные компоненты, а на рисунке 1 показана основная принципиальная схема щеточного двигателя:

Рис. 1: Принципиальная электрическая схема щеточных двигателей постоянного тока.Обратите внимание, что поле статора не обязательно подключено к цепи; его источник питания и ориентация — главное отличие между щеточными и бесщеточными двигателями постоянного тока.

Эти двигатели, как следует из их названия, используют щетки для подключения источника питания постоянного тока к ротору в сборе, который представляет собой компонент двигателя, содержащий якорь, коллекторные кольца и выходной вал. Статор или внешний корпус двигателя содержит поле постоянного магнита, создаваемое либо постоянным магнитом, либо некоторой неподвижной катушкой электромагнита (показанной на Рисунке 1 как «поле статора»).Постоянное магнитное поле имеет полюса (магнитные пары север-юг), и силовые линии их магнитного поля непрерывно проходят через весь роторный узел. Этот узел получает питание, когда щетки зажимают кольца коммутатора, которые направляют ток через якорь и его обмотки. Когда ток проходит через эти катушки, якорь становится собственным электромагнитом и взаимодействует с постоянными полюсами поля статора. Поскольку узел ротора может свободно вращаться, генерируемое поле якоря будет, следовательно, отталкивать поле статора, вызывая вращение вала.Это вращение пропорционально токам возбуждения якоря и статора, и изменение этих токов приведет к различным выходным характеристикам.

На рисунке 1 намеренно неясно, как подключено поле статора; Это связано с тем, что определенные типы двигателей постоянного тока соединяют обмотки возбуждения статора в различных схемах, чтобы произвести различные двигательные эффекты. Чтобы узнать об этих вариациях, ознакомьтесь с нашими статьями о двигателях постоянного тока с последовательной обмоткой и шунтирующих двигателях постоянного тока.

Двигатели постоянного тока

относительно недороги, просты в управлении и ремонте и представлены в сотнях форм, идеально подходящих для многих сред, особенно экстремальных.Некоторые щеточные двигатели также могут питаться от переменного тока, например универсальные двигатели, что придает этим машинам дополнительную универсальность в применении. Несмотря на это, щеточные двигатели широко используются в течение многих лет и, хотя и не так сложны, как некоторые более новые двигатели, по-прежнему обеспечивают питание для многих приложений сегодня.

Бесщеточные двигатели постоянного тока

В отличие от щеточных двигателей, бесщеточные двигатели постоянного тока (двигатели BLDC), что неудивительно, не генерируют движение с помощью щеток. Вместо этого они берут постоянное магнитное поле, обычно находящееся в статоре щеточного двигателя, и помещают его вокруг ротора в виде настоящих магнитов.Статоры двигателей BLDC состоят из электромагнитных катушек (расположенных попарно вокруг ротора), которые электрически включаются и выключаются через электрическую систему управления. При включении пара полюсов притягивает постоянные полюса ротора, заставляя его повернуться в выровненное положение. Если полюса статора последовательно включаются и выключаются, то оператор может заставить ротор вращаться с некоторой желаемой частотой; Другими словами, электрическое включение и выключение полюсов статора заставит ротор вращаться, создавая механическую энергию.Эта электрическая коммутация имитирует вращающееся магнитное поле (RMF), характерное для типичных трехфазных двигателей переменного тока, но позволяет пользователю определять скорость двигателя, крутящий момент и положение двигателя BLDC. Операторам предоставляется ряд полезных скоростей и крутящих моментов, синхронных с входной частотой, все за счет регулировки величины и направления протекания постоянного тока через катушки статора.

Хотя электродвигатели BLDC проще в конструкции, они требуют электрической коммутации вместо механической коммутации, характерной для щеточных электродвигателей.Они должны использовать датчики для постоянного определения углового положения выходного вала и должны иметь контроллер для переключения тока в нужное время. Электрическая коммутация увеличивает сложность этих двигателей, но также снижает потребность в обслуживании щеток, повреждении трением и нежелательной вибрации / шуме, которые часто встречаются в щеточных двигателях. Кроме того, они намного более эффективны, обладают высокой динамической реакцией и работают с множеством различных скоростей, что делает их особенно подходящими для непрерывных приложений с регулируемой скоростью.Чтобы узнать больше об этих двигателях, прочитайте нашу статью о бесщеточных двигателях постоянного тока.

Сравнение бесщеточных и щеточных двигателей постоянного тока

В этой статье сравниваются определенные категории, общие для обоих типов двигателей постоянного тока, чтобы показать явные преимущества каждой конструкции. Таблица 1 показывает эти сравнения; обратите внимание, что они являются обобщенными, поскольку оба этих типа двигателей бывают разных размеров, и поэтому их сложно сравнивать численно.

Таблица 1: Сравнение щеточных двигателей и бесщеточных двигателей.

Характеристики

Щеточные двигатели

Бесщеточные двигатели

Сложность

Простой

Комплекс

Кривая скорости / крутящего момента

Умеренно плоский / линейный

Плоское / линейное

Плотность мощности

Среднее значение

Высокая

КПД

Среднее значение

Высокая

Диапазон скоростей

Низкий / Нет

Высокая

Срок службы

Среднее значение

Длинный

Стоимость

Низкая

Высокая

Сложность двигателей BLDC увеличивает не только их рабочие характеристики, но и их стоимость.Хотя из таблицы 1 ясно, что двигатели BLDC превосходят щеточные двигатели почти во всех категориях, это происходит потому, что они реализуют сложные электрические контроллеры, которые резко увеличивают их цену. Кроме того, несмотря на то, что они имеют более высокий средний срок службы, чем щеточные двигатели из-за отсутствия обслуживания щеток, их сложнее и дороже ремонтировать, когда они действительно выходят из строя из-за своей сложности. Покупатели должны определить, отрицательно ли повлияет сложность двигателя BLDC на их проект.

Кривая скорость / крутящий момент двигателя показывает зависимость крутящего момента от скорости. Для двигателей постоянного тока эта кривая обычно представляет собой прямую линию, что означает, что крутящий момент изменяется линейно со скоростью. Двигатели BLDC и их кривые крутящий момент / скорость чрезвычайно линейны, поскольку их электрическая коммутация позволяет более точно регулировать скорость и крутящий момент.

Плотность мощности двигателя описывает его номинальную мощность в л.с. или кВт по сравнению с его геометрическим объемом. Это значение полезно для приложений, требующих высокой скорости / крутящего момента в небольшом корпусе (например, электроинструменты, стиральные машины и т. Д.). Двигатели BLDC имеют более высокую удельную мощность, поскольку они обеспечивают высокий крутящий момент в состоянии покоя, который может поддерживаться более эффективно, чем в щеточных двигателях постоянного тока.

Щетки и механические коллекторные кольца снижают общую эффективность щеточных двигателей, поскольку больше энергии теряется на тепло и трение. В двигателях BLDC эти детали не используются, и они более эффективны при преобразовании постоянного тока в механическую энергию. Их электрические схемы управления также могут оптимизировать энергопотребление, что позволяет экономить энергию, которая не расходуется на двигатель, когда он не используется / в приложениях с низким энергопотреблением.

Диапазон скоростей щеточных двигателей постоянного тока несравним с тем, что может выполнить двигатель BLDC. В то время как щеточные двигатели имеют различные диапазоны скоростей, электрическая коммутация, присутствующая в двигателях BLDC, позволяет им обеспечивать гораздо больший диапазон скоростей.

Двигатели с щеткой обычно рассчитаны на срок службы щеток, поэтому операторы знают, когда их необходимо заменить. Поскольку в них используются механические коммутаторы и щетки, существует риск искрения, а также поломки, что сокращает срок службы щеточных двигателей.Двигатели BLDC служат намного дольше, так как нет трения или необходимости в периодическом обслуживании, а также нет риска искрообразования. Срок службы щеточных двигателей можно увеличить с помощью частых профилактических или плановых проверок, но они могут быть утомительными, если существует альтернатива, практически не требующая обслуживания. Хотя оба типа двигателей считаются надежными, у двигателей с BLDC меньше риск выхода из строя.

Может показаться, что щеточные двигатели — просто худший вариант, чем двигатели BLDC, и это была бы правильная оценка — если бы не цена.Щеточные двигатели не только намного дешевле в расчете на единицу, чем двигатели BLDC того же размера, но и затраты на их установку также довольно низки. Щеточные двигатели также не требуют электрических систем управления, которые часто бывают более дорогими, чем двигатели BLDC, которые в них нуждаются. Таким образом, хотя двигатели BLDC в целом обеспечивают больше преимуществ, они делают это буквально за небольшую плату. Если стоимость является важной спецификацией (а она всегда должна быть), следует рассмотреть в первую очередь щеточные двигатели, прежде чем рассматривать конструкции BLDC.

Оба этих двигателя неоценимы в различных продуктах, от автомобилей, компьютеров, игрушек, производства и т. Д., Поэтому есть много вариантов выбора при поиске двигателя постоянного тока. Просто убедитесь, что вы понимаете преимущества и риски использования любой из этих машин, и используйте спецификации проекта, чтобы определить, какая из них лучше всего подходит.

Сводка

В этой статье представлено краткое сравнение бесщеточных двигателей постоянного тока и щеточных двигателей постоянного тока. Для получения информации о других продуктах обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:
  1. http://srjcstaff.santarosa.edu/~lwillia2/2B/2Bch30.pdf
  2. https://itp.nyu.edu/physcomp/lessons/dc-motors/dc-motors-the-basics/
  3. http://www.ece.uah.edu/courses/material/EE410-Wms2/Electric%20motors.pdf
  4. https://www.monolithicpower.com
  5. https://www.top-ee.com/applications-of-dc-motor/

Прочие изделия для двигателей

Другие товары от Machinery, Tools & Supplies

Что подходит для вашего проекта?

Бесщеточные или щеточные двигатели: что подходит для вашего проекта?

Сравнивая щеточные двигатели с бесщеточными, мы склоняемся к тому, что один лучше другого.Но правда в том, что ни один из этих вариантов технически не «лучше».

Все зависит от проекта, который вы реализуете, и от того, как вы планируете повысить эффективность своей сборки. Щеточные и бесщеточные двигатели, соответственно, идеально подходят для разных проектов, поэтому так важно понимать разницу между ними и их назначение.

Сегодня мы собираемся обсудить сложные различия между щеточными и бесщеточными двигателями и помочь вам выбрать подходящий для вашего текущего проекта.

Основные различия между щеточными и бесщеточными двигателями

Если неподготовленный глаз посмотрел на бесщеточный двигатель рядом с щеточным, он, вероятно, не смог бы отличить их друг от друга. Хотя оба дают одинаковый результат, они предназначены для работы по-разному.

Принцип работы щеточных двигателей

Как вы, наверное, догадались, щеточные двигатели получили свое название от щеток внутри их внутренней структуры.Эти щетки заряжают другое устройство в двигателе, называемое коммутатором.

Коммутатор заряжается электричеством от щеток. Фактически, щетки являются единственным источником энергии, которая непосредственно приводит к вращению ротора.

Принцип работы бесщеточных двигателей

Бесщеточные двигатели не содержат вышеупомянутых щеток, потому что они получают энергию из другого источника. Датчики на эффекте Холла определяют положение полюсов магнита внутри устройства, которое направляет ток в выделенную фазу обмотки.Это поворачивает магнит согласно правилу левой руки Флеминга.

Один лучше другого?

Эти отличия ни хороши, ни плохи. От характера вашего проекта будет зависеть, какой из них вам больше всего подходит. Поскольку один из них дешевле, вам могут не понадобиться функции другого. Но если вы это сделаете, лучше всего выбрать тот, который соответствует вашим требованиям

Да, щеточные двигатели дешевле бесщеточных двигателей, но щеточные двигатели по-прежнему играют важную роль на современной технологической арене.

Вот разбивка того, когда следует выбирать одно вместо другого.

Проекты, ориентированные на щеточные двигатели

Из-за конструкции щеточных двигателей постоянного тока некоторые аспекты могут либо поощрять, либо отговаривать вас от их использования. Имейте в виду следующее:

  • Матовые двигатели более подвержены износу
  • Они дешевле бесщеточных моторов
  • Им требуется немного больше энергии для работы
  • Они шумнее бесщеточных двигателей

Щеточные двигатели сэкономят вам деньги на следующих проектах:

Проекты с истекшим сроком действия

Более высокая вероятность износа щеточных двигателей.Они требуют периодического обслуживания, замены деталей или щеток. Если вы работаете над проектом, который, вероятно, завершится через несколько лет, лучше не тратить на двигатели постоянного тока больше, чем вам нужно.

Многие проекты машин являются временными, поэтому щеточные двигатели до сих пор так широко используются. И, учитывая размер некоторых из этих проектов, имеет смысл выбрать более дешевый вариант, который достаточно эффективен.

Проекты, где шум не является проблемой

Поскольку щеточные двигатели более шумные, чем бесщеточные, они чаще используются в машинах, где шум считается не мешающим.Заводское оборудование может быть оснащено щеточными двигателями, потому что предприятия более склонны экономить деньги на оборудовании, которое не обязательно должно работать тихо.

Проекты с ограниченным бюджетом

Само собой разумеется, что щеточные двигатели — это правильный путь, если у вас нет большого бюджета для вашего проекта. Для крупных проектов решение об использовании щеточных двигателей может привести к значительному снижению затрат на весь проект.

Как вы видели, щеточные электродвигатели постоянного тока могут быть лучшим путем.Но если вы ищете что-то более рациональное, взгляните на эти проекты идеальных бесщеточных двигателей.

Особое примечание : Бесщеточные и бесщеточные двигатели постоянного тока Assun Motor не имеют сердечника и железа. Таким образом, цена между щеткой и бесщеточным покрытием практически не отличается.

Проекты, способствующие созданию бесщеточных двигателей

Основы работы бесщеточных двигателей заложены в их конструкции. Коммутатора для передачи тока к ротору нет.Вместо этого здесь вступает в действие вышеупомянутый усилитель, который заставляет ротор двигаться более плавно.

Вот вкратце то, что вам нужно знать о бесщеточных двигателях:

  • Они служат дольше, чем щеточные двигатели, потому что изнашиваются меньше
  • Первоначальная стоимость схемы бесколлекторных двигателей существенно выше
  • Бесщеточные двигатели обеспечивают более тихий звук, поскольку для их работы требуется меньшая мощность.

Вот типы проектов, хорошо подходящих для бесщеточных двигателей постоянного тока.

Долгосрочные проекты

Первоначальная компоновка любого машинного проекта будет дорогостоящей. Но вы же никогда не захотите выкладывать эти деньги дважды, не так ли? Переход на бесщеточные двигатели будет означать меньшее обслуживание и меньшую вероятность возможных поломок и замен.

Если ваш проект рассчитан на длительный срок, рекомендуется выбрать бесщеточные двигатели. Техническое обслуживание будет проще и реже.

Проекты, требующие тишины

Есть несколько случаев, когда шум нарушает производственную среду, в которой используется техника.Бесщеточные двигатели — это решение для лабораторий, мастерских и заводов, которым необходима тишина во время работы. Поскольку питание передается без щеток, во время работы слышен меньше шума от движения.

Медицинские исследовательские центры, лаборатории и университеты часто выбирают бесщеточные моторные устройства, чтобы снизить уровень шума.

Доскональные проекты

Некоторые проекты требуют максимальной точности и надежности. В то время как щеточные двигатели достаточно эффективны для повторяющихся проектов, точными проектами лучше всего управлять с помощью оборудования, оснащенного бесщеточными двигателями.Движение плавное, что дает больший контроль над более тонкими аспектами вашего оборудования.

Проекты, зависящие от времени

Это правда, что бесщеточные двигатели способны работать более эффективно за более короткий промежуток времени. Это связано с тем, что технология, лежащая в основе бесщеточных двигателей, позволяет им потреблять меньше энергии при одновременном увеличении выхода энергии. Бесщеточные двигатели просто более эффективны из-за этого аспекта, и они могут выдерживать более быстрое движение из-за этого.

Ваш процесс выбора

Выбор правильного типа двигателя для вашего проекта зависит от этих аспектов.Так что пока не списывайте со счетов щеточные моторы. Им есть что предложить, и они по-прежнему играют важную роль в производственном мире, в котором мы живем.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.